Астрономы впервые обнаружили джеты протозвезды во внешних областях Млечного Пути

Протозвездные выбросы и джеты, обнаруженные во внешней части галактики. На левой панели показаны изображения излучения линии CO, полученные с помощью наблюдений ALMA. Красные и синие контуры представляют газ высокоскоростного джета, удаляющийся от нас и приближающийся к нам соответственно. Фон в градациях серого показывает распределение газа выброса с меньшей скоростью. Зеленая звезда указывает положение протозвезды. Желтые и зеленые квадраты обозначают области, наблюдавшиеся с ALMA в этом исследовании. Автор: Икеда и др. (Университет Ниигаты), фон: R. Hurt/NASA/JPL-Caltech/ESO

Астрономы получили новые данные о формировании звезд, впервые зафиксировав пространственно разрешенное обнаружение протозвездных выбросов и джетов во внешнем регионе Млечного Пути. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Открытие, сделанное с помощью массива телескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), показало, что хотя фундаментальная физика звездообразования остается одинаковой в различных галактических средах, во внешнем галактическом источнике наблюдается различная химия или состав пыли.

Исследование было сосредоточено на протозвездном источнике Sh 2-283-1a SMM1, расположенном примерно в 7,9 килопарсеках (26 000 световых лет) от Солнца и в 15,7 килопарсеках (51 000 световых лет) от центра галактики.

Эта внешняя область галактики содержит только около одной трети тяжелых элементов, обнаруженных вблизи Солнца. Такие среды с низкой металличностью напоминают условия раннего Млечного Пути, что делает это место редкой естественной лабораторией для понимания процесса звездообразования в примитивных средах.

Наблюдения ALMA выявили впечатляющую биполярную систему: узкие джеты высокоскоростного газа, истекающие от протозвезды, окруженные более широкими, медленно движущимися выбросами.

Анализ структуры скорости показал, что джеты являются эпизодическими, а не непрерывными. Вместо устойчивого потока протозвезда претерпевает всплески выброса массы, повторяющиеся каждые 900–4000 лет. Этот ритм «стоп-старт» регулирует рост звезды, позволяя ей аккрецировать материал из своего диска, одновременно выбрасывая избыточную массу и угловой момент.

«Разрешив джеты и выбросы в протозвезде, находящейся так далеко в галактике, мы видим, что та же физика, формирующая звезды вблизи Солнца, действует и в средах с низкой металличностью. Это открытие предоставляет уникальную возможность фундаментально продвинуть наше понимание того, как рождаются звезды в различных космических средах», — сказал ведущий автор Токи Икеда из Университета Ниигаты.

Химия джетов отражает их необычную среду. Измерения монооксида углерода (CO) и монооксида кремния (SiO) показывают, что соотношение N(SiO)/N(CO) во внешнегалактическом протозвездном ядре кажется ниже, чем в сопоставимых источниках внутренней галактики.

Это говорит о том, что ударная химия или свойства пыли различаются во внешней галактике, где тяжелые элементы редки. Результат подтверждает, что физика звездообразования универсальна, тогда как химия варьируется в зависимости от местных условий.

Дальнейший анализ классифицировал Sh 2-283-1a SMM1 как горячее ядро — компактную, теплую и химически богатую область, окружающую формирующуюся звезду. Это лишь второе обнаружение горячего ядра во внешней галактике, что подчеркивает редкость таких химически сложных регионов так далеко от центра галактики.

Команда также оценила светимость протозвезды примерно в 6700 раз превышающую солнечную, что относит ее к категории звезд промежуточной-высокой массы.

«Обнаружение такой чистой структуры джета во внешней галактике было неожиданным. Еще более захватывающе то, что протозвезда оказалась содержащей сложные органические молекулы, открывая новые возможности для изучения звездообразования в более примитивных средах как с физической, так и с химической точек зрения», — сказал Такаши Шимониши, соавтор из Университета Ниигаты.

Помимо Sh 2-283-1a SMM1, ALMA также обнаружила молекулярные выбросы от четырех дополнительных протозвезд во внешней галактике, подтверждая, что звездообразование в этих удаленных регионах является как активным, так и широко распространенным.

Эти открытия имеют большое значение для астрофизики. Исследование подтверждает, что «чертеж» звездообразования действует по всему Млечному Пути, независимо от химического состава. Более того, отчетливые химические сигнатуры выбросов предлагают позволяют заглянуть в различные условия, которые сформировали самые ранние поколения звезд.

Прорыв подчеркивает способность ALMA расширять границы исследований звездообразования. До сих пор разрешенные исследования молекулярных джетов протозвезд ограничивались объектами на расстоянии всего в несколько тысяч световых лет. Расширив эту возможность до внешней галактики, астрономы теперь могут проверить, применимы ли модели, разработанные в близлежащих звездообразующих регионах, по всей галактике.