Загадочные молодые звёзды на «заднем дворе» Млечного Пути

Художественное представление о формировании молодых звезд в Большом Магеллановом облаке. Массивные и маломассивные звезды появляются в газообразной туманности, в которой они рождаются. Автор: NSF/AUI/NSF NRAO/С.Дагнелло

Шесть-семь миллиардов лет назад скопления сверхзвезд были основным способом формирования звезд, производя сотни новых звезд каждый год. В последнее время этот тип звездообразования сокращается, и в нашей локальной Вселенной очень редко встречаются скопления сверхзвезд. В настоящее время известны только два скопления сверхзвезд в Млечном Пути и одно в LMC, возраст каждого из которых составляет миллионы лет.

Наблюдения JWST теперь предоставили однозначное доказательство того, что в области N79 находится второе звездное скопление в LMC, возраст которого составляет всего 100 000 лет. Это открытие позволяет астрономам наблюдать рождение звездного скопления в соседней галактике.

LMC, галактика-спутник нашего собственного Млечного Пути, расположена на расстоянии почти 160 000 световых лет от Земли. Это относительно «близкое» расстояние и ее ориентация по направлению к Земле делают ее идеальной лабораторией для изучения внегалактического звездообразования.

Прибор JWST в среднем инфракрасном диапазоне (MIRI) наблюдал 97 молодых звездных объектов (YSO) в области N79 LMC, где находится недавно открытое скопление сверхзвезд H72.97-69.39. Содержание тяжелых элементов в LMC в два раза меньше, чем в нашей Солнечной системе, а условия звездообразования аналогичны тем, что были 6-7 миллиардов лет назад. Это дает астрономам представление о том, как могло происходить звездообразование на заре существования Вселенной.

Составное изображение, созданное с использованием данных JWST NIRCam и ALMA. Свет от звезд показан желтым цветом, в то время как синий и фиолетовый представляют собой пыль и газ, которые способствуют образованию звезд. Автор: NSF/AUI/NSF NRAO/С.Дагнелло

Снимки, сделанные с помощью MIRI, показывают, что наиболее массивные YSO собираются в районе H72.97-69.39, а менее массивные YSO распределяются на окраинах N79 — процесс, известный как массовая сегрегация. То, что ранее считалось одиночной массивной молодой звездой, теперь было обнаружено в виде скоплений из пяти молодых звезд, выявленных благодаря точному изображению JWST. Одна из пяти молодых звезд более чем в 500 000 раз ярче солнца, и ее окружают более 1550 молодых звезд, как показала камера ближнего инфракрасного диапазона JWST (NIRCam).

ALMA внесла значительный вклад в изучение YSO в LMC, особенно в области N79. Предыдущие наблюдения ALMA за этой областью выявили две сталкивающиеся нити пыли и газа длиной в парсек. В точке их столкновения находится скопление сверхзвезды H72.97-69.39, где находится самая яркая протозвезда, идентифицированная JWST.

Нити молекулярного газа, сталкивающиеся друг с другом, могут стать катализатором, необходимым для создания сверхзвездного скопления, и наблюдения ALMA дают важный контекст для понимания крупномасштабной среды, в которой формируются эти YSO. Это многоволновое исследование, объединившее данные JWST и ALMA, позволило астрономам изучить взаимосвязь между крупномасштабными молекулярными облачными структурами и рождением протозвезд и скоплений.

"Изучение YSOs в LMC дает астрономам возможность наблюдать за рождением звезд в соседней галактике в первом ряду. Впервые мы можем наблюдать, как отдельные протозвезды малой массы, подобные Солнцу, формируются в небольшие скопления за пределами нашей галактики Млечный Путь, - делится Иша Наяк, ведущий автор этого исследования. — Мы можем с беспрецедентной детализацией наблюдать внегалактическое звездообразование в среде, подобной той, в которой некоторые из во Вселенной образовались первые звезды."

Благодаря этому новому исследованию ученые теперь наблюдали YSO на различных эволюционных стадиях, от очень молодых встроенных протозвезд до более развитых объектов, ионизирующих окружающую среду. Эти данные дают представление о сложном химическом процессе, происходящем в этих звездных яслях, включая присутствие льда, органических молекул и пыли, связывая образование звезд с более широкой историей о том, как элементы и соединения распределяются по всей Вселенной.

Эти разнообразные наблюдения расширяют ранее имевшееся у астрономов представление о полном жизненном цикле массивных звезд. Наяк добавляет: "Проливая свет на рождение сверхзвездного скопления в соседней галактике, это исследование помогает нам понять процессы, которые сформировали первые звездные скопления и галактики в нашей Вселенной и в конечном итоге привели к нашему собственному существованию".

Подробнее: Омнараяни Наяк и др., JWST, Спектроскопия в среднем инфракрасном диапазоне, позволяющая различать газ, пыль и лед в молодых звездных объектах в Большом Магеллановом облаке, Астрофизический журнал (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad18bc

Источник: National Radio Astronomy Observatory