Рентгеновский телескоп опроверг модель формирования звездных скоплений

Астрономы совершили важный шаг на пути к пониманию того, как во Вселенной формировались звёздные скопления. В этом им помогли снимки, полученные с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» (Chandra X-ray Observatory) и нескольких инфракрасных телескопов.

Новые данные указывают на то, что более ранние представления о процессе формирования звёздных скоплений, скорее всего, ошибочны. Простейшая теория заключается в том, что звёзды в кластерах образуются в результате конденсации гигантского облака из газа и пыли.

Центр облака притягивает материал с его окрестностей до тех пор, пока не станет достаточно плотным для формирования звезды. Этот процесс с самого начала протекает в центральной части облака: подразумевается, что первые звёзды формируются именно в середине и являются самыми старыми в системе.

Тем не менее, свежие данные «Чандры» предложили несколько иной вариант сценария — судя по ним, в облаке протекает ещё какой-то процесс. Исследователи изучили два звёздных кластера, где в настоящее время формируются светила, подобные нашему Солнцу: скопление NGC 2024, расположенный в центре Туманности Пламя (Flame Nebula) на расстоянии в 1400 световых лет от Земли, и кластер Туманности Ориона (Orion Nebula). В ходе исследования было выявлено, что на самом деле самыми старыми звёздами являются те, что расположены на окраинах кластеров, а вовсе не в середине.

«Наши результаты противоречат интуиции, — говорит ведущий автор исследования Константин Гетман (Konstantin Getman) из университета Пенсильвании. — Это означает, что нам следует задуматься и выдвинуть новые идеи о том, как именно формируются звёзды, похожие на наше Солнце».

Гетман и его коллеги разработали новый двухэтапный подход, который и привёл их к этому открытию. Во-первых, они использовали данные «Чандры» о яркости звёзд в рентгеновских лучах — это позволило определить их массы. Затем они определили, какой будет яркость анализируемых звёзд в инфракрасном свете — для этого были использованы данные наземных телескопов и космического телескопа Spitzer. Соотнеся эту информацию с теоретическими моделями, учёные определили возраст звёзд в обоих кластерах.

Полученные в итоге данные оказались полной противоположностью предсказаниям базовых моделей. Возраст звёзд в центре NGC 2024, как выяснилось, составляет около 200 тысяч лет, а вот на краях звёздного скопления расположены настоящие старожилы, которым по 1,5 миллиона лет. В центре Туманности Ориона расположены звёзды возрастом 1,2 миллиона лет, а по краям — 2 миллиона.

«Основной вывод из нашего исследования заключается в том, что существующая модель, согласно которой кластеры начинают формироваться изнутри, может быть опровергнута, — считает соавтор исследования Эрик Фигельсон (Eric Feigelson). — Таким образом, необходимо рассмотреть более сложные модели, вытекающие из исследования звездообразования».

Новые результаты могут привести к формулировке трёх различных гипотез. Первая: процессы звездообразования действительно протекают более активно во внутренних областях кластера, так как газ в центре скопления более плотный, нежели во внешних областях. Со временем, если уровень плотности падает, процессы формирования звёзд во внешних регионах останавливаются, а во внутренних продолжаются — так что концентрация молодых звёзд там выше.

Вторая идея заключается в том, что более старые звёзды со временем отдаляются от центра в результате взаимодействия с другими небесными телами. И последняя гипотеза предусматривает, что молодые звёзды образуются в массивных нитях газа, а затем дрейфуют к центру кластера.

В любом случае, астрофизикам придётся пересматривать существующую модель процесса формирования звёзд. Физика образования небесных тел и скоплений — область, полная загадок и сюрпризов, ведь она ещё изучена далеко не полностью.

Результаты исследования вскоре будут опубликованы в двух статьях издания Astrophysical Journal, а пока с ними можно ознакомиться на сайте препринтов arXiv.org (1) (2).