Впервые зарегистрированы тепловые волны от зарождающейся звезды

Ученые-астрономы обнаружили распространяющиеся тепловые волны вблизи массивной протозвезды. Эти волны стала видимыми благодаря звездным мазерам — естественным источникам микроволнового излучения в молекулярном облаке, окружающем звезду. Результаты открытия описаны в журнале Nature Astronomy.

Астрономы из международной группы по изучению мазеров М2О (Maser Monitoring Organisation), используя данные, полученные с нескольких радиотелескопов, обнаружили эпизодические тепловые волны, распространяющиеся в окрестностях массивной протозвезды G358-MM1. Последующие наблюдения подтвердили, что эти волны были вызваны временным увеличением аккреционной активности.

Хотя основные принципы звездообразования хорошо известны, до сих пор остается загадкой, как сверхмассивным звездам удается достичь таких больших размеров. Из-за огромного гравитационного давления внутри массивной протозвезды ядерный синтез в ней должен начаться еще в процессе формирования. В таком случае дальнейший рост будет затруднен из-за сильного радиационного давления молодой звезды.

Ученые предполагали, что сопротивление этого давления может быть преодолено, если аккреция материала из околозвездного диска будет происходить дискретно — большими партиями (пакетами) материла. В такие моменты яркость звезды должна сильно увеличиваться в течение короткого времени. К сожалению, колебания яркости очень трудно наблюдать из-за того, что протозвезды обычно окружены плотными облаками пыли.

Исследователи из проекта М2О для фиксации активности зарождающейся звезды использовали наблюдение за мазерами — вспышками микроволнового излучения в массивных областях звездообразования, образование которых связано с процессом молекулярного усиления сигнала.

В данном случае источником усилений были молекулы метанола, которые возбуждались тепловой волной, распространяющейся от протозвезды. Волна локально повышает температуру газа на короткое время, вызывая излучение метаноловых мазеров. По мере распространения волны положение мазерного излучения меняется.

Ученые записали радиоинтерферометрические данные с высоким пространственным разрешением 0,005 угловых секунд (1 угловой градус = 3600 угловых секунд) с интервалами в несколько недель, и обнаружили, что мазеры распространяются наружу от звезды. Однако скорость их распространения слишком высокая, чтобы быть совместимой с движением газа. Из этого астрономы сделали вывод, что мазерную активность вызывает тепловая волна, вызванная аккрецией газа на протозвезду.

Эпизодичность тепловых волн подтверждает гипотезу о том, что массивные протозвезды растут дискретно.

"Наблюдения M2O являются первыми, которые предоставляют подробные свидетельства эффектов всплеска аккреции в массивной протозвезде в деталях, достаточных для подтверждения теории эпизодической аккреции массивного звездообразования", — приводятся в пресс-релизе Института астрономии Общества Макса Планка слова первого автора статьи Росса Бернса (Ross Burns) из Национальной астрономической обсерватории Японии.

Хендрик Линц (Hendrik Linz), еще один автор исследования добавляет: "Наблюдать реальную тепловую волну непосредственно в тепловом инфракрасном диапазоне было бы очень сложно. Мазеры — источники сильного излучения в легкодоступном диапазоне длин волн — являются отличными инструментами косвенного отслеживания прохождения такой тепловой волны на коротких временных масштабах после вспышки".

Ученые планируют продолжить мониторинг мазеров в других регионах звездообразования, чтобы узнать больше о росте массивных протозвезд.