Астрономи вивчили багатство хімічних речовин, що вказують на різні процеси, які відбуваються в процесі еволюції зірок.
Міжнародна група дослідників використовувала радіотелескоп ALMA для вивчення центру галактики з активним зореутворенням NGC 253, що розташована за 10 млн світлових років від Землі. За більш ніж 300 годин спостереження астрофізики виявили понад 100 молекул, що представляють різні стадії еволюції зірок. Це рекорд для астрономічних спостережень за межами Чумацького Шляху.
NGC 253 – галактика зі спалахом зореутворення. Нові зірки в таких системах народжуються набагато частіше, ніж, наприклад, у Чумацькому Шляху. Хоча приклади подібних галактик добре відомі, фактори, що прискорюють утворення зірок, досі недостатньо вивчені. За допомогою ALMA вчені відстежили розташування молекул, що відповідають різним стадіям життєвого циклу зірок: народження, еволюція і смерть зірок змінюють молекулярний склад навколишнього газу.
Ілюстрація різних видів молекул, знайдених у різних частинах галактики NGC 253. Зображення: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Harada et al.
Аналіз показав у центрі NGC 253 молекулярний газ високої щільності, який, імовірно, сприяє активному зореутворенню в цій галактиці. Кількість щільного газу в центрі NGC 253 виявилася більш ніж у 10 разів більшою, ніж у центрі Чумацького Шляху. Це може пояснити, чому NGC 253 формує зірки приблизно в 30 разів швидше за тієї ж загальної кількості молекулярного газу.
Стиснення молекулярних хмар у більш щільні, ймовірно, є наслідком зіткнення молекулярних хмар. У центрі NGC 253 вони відбуваються там, де потоки газу і зірок перетинаються, створюючи ударні хвилі, що поширюються з надзвуковими швидкостями. Ці ударні хвилі випаровують метанол і HNCO. Ознаки випаровування молекул простежуються в даних, зібраних ALMA.
Деякі молекули також вказують на триваюче зореутворення. Навколо молодих зірок удосталь присутні складні органічні молекули. Аналіз показує, що в NGC 253 активне зореутворення створює гаряче і щільне середовище, подібне до того, що спостерігається навколо окремих молодих зірок (протозірок) у Чумацькому Шляху. Кількість складних органічних молекул у центрі NGC 253 така сама, як і навколо протозірок галактики.
Молекулярний газ із різним хімічним складом, що вказує на різні процеси. Зображення: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Harada et al.
Крім вивчення історії однієї галактики дослідники склали атлас 44 видів молекул, які відповідають конкретним стадіям зоряної еволюції. За допомогою машинного навчання вчені визначили, які молекули найкраще вказують на народження, розвиток або смерть зірок. Ці “маячки” допоможуть аналізувати більш далекі галактики, для яких складніше зібрати докладні дані.