Астрономы раскрыли тайну формирования массивных звезд

Сравнение континуальных изображений ATOMS 3 мм и QUARKS 1,3 мм для двух протокластерных сгустков. Автор: The Astrophysical Journal Supplement Series (2025). DOI: 10.3847/1538-4365/adf847

Международная команда исследователей представила новые наблюдательные данные, проливающие свет на загадку формирования массивных звезд. Ученые из Юньнаньского университета, Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук и Университета Чили опубликовали результаты в The Astrophysical Journal Supplement Series.

Звезды рождаются в плотных молекулярных облаках, где плотность ядер может превышать 10⁶ см⁻³. Эти плотные ядра служат семенами для формирования высокомассивных звезд, масса которых более чем в восемь раз превышает массу Солнца. Однако процесс фрагментации массивных сгустков на отдельные звездообразующие ядра до конца не изучен.

Используя самый мощный миллиметровый интерферометрический телескоп ALMA, исследователи изучили ключевую характеристику фрагментации облаков — расстояние между плотными ядрами. Они наблюдали 139 инфракрасных массивных протозвездных сгустков на длине волны 1,3 миллиметра. Их высокоразрешающий обзор выявил около 1600 плотных ядер, показав, что среднее расстояние между соседними ядрами почти в пять раз меньше, чем предсказывает теория тепловой фрагментации Джинса.

Распределение плотных ядер внутри сгустков оказалось очень компактным, что указывает на доминирование гравитации в процессе фрагментации. Эти наблюдения подтверждают идею, что тепловая фрагментация Джинса является доминирующим механизмом в кластерном формировании высокомассивных звезд.

Исследователи предложили два возможных объяснения компактного распределения ядер: многоуровневая фрагментация по принципу «матрешки» и динамическая эволюция сгустка, при которой новообразованные ядра со временем становятся более скученными.

Другим важным аспектом исследования стал поиск массивных звездообразующих «семян» — массивных беззвездных ядер. Из почти 1600 обнаруженных плотных ядер исследователи идентифицировали только два массивных кандидата (примерно 17–21 солнечных масс, радиус около 5000 астрономических единиц). Оба имеют плотные компактные структуры и показывают лишь слабые внутренние молекулярные линии, без признаков звездообразования.

Нехватка таких ядер указывает, что большинство высокомассивных звезд, вероятно, растут из скопления низкомассивных ядер через интенсивную конкуренцию и непрерывную аккрецию материи, что предоставляет убедительные наблюдательные свидетельства в поддержку модели «конкурентной аккреции».