В недрах Туманности Пламя

С помощью данных от орбитальной рентгеновской обсерватории Чандра, а также от инфракрасных наземных телескопов и орбитального телескопа Спитцер учёные вывели новую модель образования звёздных скоплений в туманностях. Были изучены скопления в Туманности Пламя и Туманности Ориона.

Обсерватория НАСА Чандра помогла по-новому рассмотреть вопросы формирования звёздных скоплений.

Используя данные от рентгеновской орбитальной обсерватории Чандра и от инфракрасных телескопов, астрономы существенно продвинулись вперёд в изучении того, каким образом возникают скопления звёзд.

Данные показывают, что ранние представления о формировании звёздных кластеров не являются верными. Самая простая идея состояла в том, что звёзды образуют скопления при уплотнении гигантского газопылевого облака. Центр этого облака собирает вещество из своих окрестностей, пока не достигнет достаточной плотности, чтобы начался процесс звездообразования. Он происходит в центре облака в самом начале, и это подразумевает, что в центральной части скопления звёзды формируются первыми, а значит, являются наиболее древними.

Однако последние данные от телескопа Чандра предполагают, что при звездообразовании происходят и другие процессы. Исследователями были изучены два скопления, где в настоящий момент времени формируются подобные Солнцу звёзды: NGC 2024 из центральной области Туманности Пламя (Факел) и скопление в Туманности Ориона. Это исследование позволило обнаружить, что фактически наиболее старыми являются звёзды на окраинах скоплений.

"Наши результаты парадоксальны, – говорит Константин Гетман из Пенсильванского государственного университета, возглавляющий данное исследование. – Это означает, что мы обязаны думать глубже и иметь больше гипотез о том, как образуются звёзды, которые подобны нашему Солнцу".

К. Гетман и его коллеги создали новый подход из двух этапов, который привёл к данному открытию. Прежде всего, они использовали информацию по светимости звёзд в рентгеновском диапазоне от телескопа Чандра для определения их массы. Затем учёные определили яркость этих звёзд в инфракрасном спектре при помощи ряда наземных телескопов и данных от космического телескопа Спитцер. Объединив эту информацию с существующими теоретическими моделями, исследователи оценили возраст звёзд из двух выбранных скоплений.

Результаты противоречили тому, что предсказывала базовая модель. В центральной области NGC 2024 звёзды существовали около 200000 лет, а на окраинах их возраст оценивался приблизительно в 1,5 млн. лет. В скоплении Туманности Ориона возраст звёзд варьировался от 1,2 млн. лет в середине скопления до почти 2 млн. лет вблизи его границ.

"Главным выводом из нашего нового исследования явилось то, что мы можем отклонить базовую модель, в которой скопления начинают формироваться изнутри", – говорит соавтор Эрик Фейгельсон, также из Пенсильванского университета. – Поэтому мы должны принять в рассмотрение более сложные модели, которые появились сейчас благодаря исследованиям процесса звездообразования".

Пояснения к новым результатам могут быть сгруппированы в три широких понятия. В начале звездообразование возникает во внутренних областях, потому что газ внутри звездообразующего облака плотнее, т. е. содержит большее количество вещества, из которого создаются звёзды, чем более рассеянные внешние области. С течением времени, если плотность упадёт ниже порога, где сжатие, чтобы сформировать звёзды, происходить уже не может, во внешних областях звездообразование прекратится, в то время как во внутренних регионах звёзды будут формироваться далее, что приведёт к концентрации там более молодых звёзд.

Следующая идея состоит в том, что старые звёзды располагали большим временем, чтобы отойти от центра скопления или переместиться к его внешним границам в результате взаимодействий с другими звёздами. И последнее объяснение предполагает, что новые звёзды образуются из массивных газовых нитей, которые притягиваются к центру кластера.

Предыдущие исследования скопления Туманности Ориона дали некоторые подсказки этого обратного распространения звёзд по возрастам, но они были основаны на ограниченных или предвзятых данных о звёздах. Самое последнее исследование предоставило первое доказательство таких возрастных различий в Туманности Пламя.

"Следующие шаги станут ясными, если мы найдем подобный возрастной диапазон в других молодых скоплениях", – сказал аспирант Пенсильванского университета Майкл Кун, который также работал над исследованием.

Эти результаты будут опубликованы двумя отдельными статьями в The Astrophysical Journal и доступны в Интернете. Они являются частью проекта MYStIX (Комплексное изучение формирования массивных молодых звёзд в инфракрасном и рентгеновском диапазоне) во главе с астрономами из Пенсильванского университета.