Ученые раскрыли процесс аккреции газа при формировании массивных звезд

Иерархические кинематические структуры газа. Начиная с верхнего левого угла и по часовой стрелке от больших масштабов к малым: сверху слева — «спиралевидная» система; сверху справа — «барообразная» структура; снизу справа — вращающаяся падающая оболочка; снизу слева — аккреционный диск. Автор: SHAO

Исследователи из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Китайской академии наук впервые раскрыли, как газ перемещается на огромные расстояния к диску, окружающему формирующуюся массивную звезду в процессе звездообразования.

Массивные звезды — с массой более чем в восемь раз превышающей массу Солнца — играют решающую роль в космической эволюции. Их сильное излучение, звездные ветры и последующие взрывы сверхновых глубоко изменяют межзвездную среду, влияя на структуру и эволюцию галактик.

В отличие от звезд малой массы, которые обычно формируются через относительно простое гравитационное сжатие, массивные звезды возникают в высокодинамичных, крупномасштабных газовых средах. Пошаговый процесс транспортировки газа для формирования аккреционных дисков ранее не был понятен.

Исследователи использовали массив радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в сочетании с мазерной астрометрией — методом измерения положений газа с помощью микроволн — чтобы проследить полный процесс аккреции газа в области формирования массивной звезды. Микроволновые данные поступили из Very Large Array (VLA) — всемирно известного радиотелескопа в Нью-Мексико, США.

Ученые проследили приток газа от ~2500 астрономических единиц (а.е.) до ~40 а.е. от протозвезды. (Одна а.е. — это среднее расстояние между Землей и Солнцем). Их выводы, опубликованные 17 сентября в Science Advances, были названы рецензентами «образцовым случаем» для понимания иерархической структуры и процессов аккреции газа при формировании массивных звезд.

Схематическая иллюстрация «противоположной ориентации наклона» между газовой оболочкой и протозвездным диском. Автор: SHAO

Исследователи также показали, что скорость переноса газа оставалась на уровне около одной десятитысячной солнечной массы в год в «спиральных» и «барообразных» структурах, но снижалась до примерно одной миллионной солнечной массы в год на уровне диска. Это говорит о том, что оболочка и диск совместно регулируют эффективность роста протозвезды. Более того, ось вращения оболочки наклонена в противоположном направлении по отношению к протозвездному диску — не истинное обратное направление, а несовпадение, вероятно вызванное турбулентными потоками, приносящими неравномерный угловой момент.

«Наши результаты показывают, что внутренние структуры массивных сгустков молекулярных облаков не являются случайными или хаотичными, но могут демонстрировать высокоупорядоченные, галактикоподобные иерархические паттерны», — сказал доктор Май Сяофэн из SHAO, первый и соответствующий автор исследования.

Исследование является частью международного обзора ALMA-ATOMS/QUARKS, который за последние пять лет собрал многомасштабные данные более чем из 140 регионов формирования массивных звезд.