Kreditna slika: ESO
Nova serija fotografija koje je snimio Europski opservatorij na jugu pokazuje rijetki pogled u vrlo rane faze formiranja teških zvijezda. Ovo vrijeme u životu zvijezde obično je zatamnjeno iz vida zbog gustih oblaka plina i prašine, ali u zvjezdanoj grupi NGC 3603, zvjezdani vjetar iz vrućih zvijezda otpuhuje opskurni materijal. Unutar ovog klastera astronomi pronalaze ogromne protostare stare samo 100.000 godina. Ovo je dragocjeno otkriće jer pomaže astronomima da razumiju kako počinju rane faze stvaranja teških zvijezda - je li gravitacija spajajući plin i prašinu ili nešto snažnije, poput manjih zvijezda koje se sudaraju zajedno.
Na temelju ogromnog promatračkog napora s različitim teleskopima i instrumentima, ESO-astronom Dieter N? Rnberger dobio je prvi pogled na prve faze u stvaranju teških zvijezda.
Te kritične faze evolucije zvijezde normalno su skrivene od pogleda, jer su masivni protostari duboko ugrađeni u njihove rodne oblake prašine i plina, neprobojne prepreke promatranjima uopće, osim najdužih valnih duljina. Konkretno, nijedna vizualna ili infracrvena promatranja još nisu "uhvatila" urođene teške zvijezde u djelu, pa je malo toga za sada poznato o povezanim procesima.
Iskoristivši efekt uklanjanja oblaka jakih zvjezdanih vjetrova iz susjednih, vrućih zvijezda u mladom zvjezdanom skupu u središtu kompleksa NGC 3603, pronađeno je nekoliko objekata smještenih u blizini ogromnog molekularnog oblaka kao nepošteni masivni protostari, samo otprilike 100.000 godina i još uvijek raste.
Tri od ovih predmeta, označenih IRS 9A-C, mogla bi se detaljnije proučiti. Vrlo su blistavi (IRS 9A je oko 100 000 puta intrincijalno svjetliji od Sunca), masivni (više od 10 puta mase Sunca) i vrući (oko 20 000 stupnjeva). Okruženi su relativno hladnom prašinom (oko 0 ° C), vjerojatno dijelom raspoređeni u diskovima oko tih vrlo mladih predmeta.
Trenutno su predložena dva moguća scenarija za formiranje masivnih zvijezda, nakupljanjem velikih količina cirkurezveznog materijala ili sudaranjem (koalescencijom) protostara posrednih masa. Nova zapažanja favoriziraju akumulaciju, tj. Isti postupak koji je aktivan tijekom stvaranja zvijezda manjih masa.
Kako se formiraju masivne zvijezde?
Ovo je pitanje lako postaviti, ali zasad je vrlo teško odgovoriti. U stvari, procesi koji dovode do stvaranja teških zvijezda [1] trenutno su jedno od najspornijih područja u zvjezdanoj astrofizici.
Iako su mnogi detalji povezani s nastankom i ranom evolucijom zvijezda niske mase poput Sunca, sada su dobro razumljivi, osnovni scenarij koji vodi do formiranja zvijezda velike mase i dalje ostaje misterija. Čak nije poznato da li se isti karakterizacijski kriteriji promatranja koji se koriste za identificiranje i razlikovanje pojedinih faza mladih zvijezda male mase (uglavnom boje mjerene na skoro i srednje infracrvene valne duljine) mogu također koristiti u slučaju masivnih zvijezda.
Trenutno se proučavaju dva moguća scenarija za stvaranje masivnih zvijezda. U prvom, takve se zvijezde formiraju izlučivanjem velikih količina obodnog materijala; pad na urođenu zvijezdu varira s vremenom. Druga mogućnost je formiranje sudarom (koalescencijom) protostara srednje mase, povećavajući zvjezdanu masu u „skokovima“.
Oba scenarija nameću snažna ograničenja konačnoj masi mlade zvijezde. S jedne strane, proces akrekcije mora nekako nadvladati vanjski zračni tlak koji nastaje nakon paljenja prvih nuklearnih procesa (npr. Izgaranje deuterija / vodika) u unutrašnjosti zvijezde, nakon što temperatura poraste iznad kritične vrijednosti blizu 10 milijuna stupnjeva.
S druge strane, rast sudarima može biti učinkovit samo u gustom okruženju zvjezdanih skupina u kojima je zajamčena razmjerno velika vjerojatnost za bliske susrete i sudare zvijezda.
Koja je od ove dvije mogućnosti vjerojatnija?
Masivne zvijezde rađaju se u osami
Tri su dobra razloga zbog kojih znamo tako malo o najranijim fazama zvijezda velike mase:
Prvo, mjesta nastajanja takvih zvijezda općenito su mnogo udaljenija (mnogo tisuća svjetlosnih godina) od mjesta formiranja zvijezda male mase. To znači da je u tim područjima mnogo teže promatrati detalje (nedostatak kutne rezolucije).
Dalje, u svim fazama, i one najranije (astronomi ovdje nazivaju „protostare“), zvijezde velike mase razvijaju se mnogo brže od zvijezda male mase. Stoga je teže „uhvatiti“ masivne zvijezde u kritičnim fazama rane formacije.
A što je još gore, zbog ovog brzog razvoja, mladi protostari velike mase obično su vrlo duboko ugrađeni u svoje natalne oblake i stoga ih nije moguće otkriti optičkim valnim duljinama tijekom (kratke) faze prije nego što nuklearne reakcije počnu u njihovoj unutrašnjosti. Jednostavno nema dovoljno vremena da se oblak rasprši - kada se zavjesa konačno podigne, što omogućava pogled na novu zvijezdu, već je prošla one najranije faze.
Postoji li način da se ovi problemi riješe? "Da", kaže Dieter Nrnberger iz ESO-Santiaga, "samo trebate potražiti pravo mjesto i sjetiti se Boba Dylana ...!". Ovo je učinio.
"Odgovor, prijatelju, puše vjetar ..."
Zamislite da bi bilo moguće ispuhati većinu opskurnog plina i prašine oko tih velikih mase protostara! Čak ni najjača želja astronoma ne može to ostvariti, ali na svu sreću postoje i drugi koji su u tome bolji!
Neke zvijezde velike mase formiraju se u blizini grozdova vrućih zvijezda, tj. Pored njihove starije braće. Takve, već razvijene vruće zvijezde, bogat su izvor energetskih fotona i proizvode snažne zvjezdane vjetrove elementarnih čestica (poput „solarnog vjetra“, ali mnogostruko jačeg) koji utječu na okolne međuzvjezdane oblake plina i prašine. Ovaj proces može dovesti do djelomičnog isparavanja i raspršivanja tih oblaka, na taj način „podižući zavjesu“ i omogućavajući nam izravno gledanje mladih zvijezda u tom regionu, također relativno masivnih u relativno ranoj evolucijskoj fazi.
NGC 3603 regija
Takve su prostorije dostupne unutar zvjezdane grupe NGC 3603 i zvijezda koja se nalazi na udaljenosti od oko 22 000 svjetlosnih godina u Carinoj spiralnoj ruci galaksije Mliječni put.
NGC 3603 jedna je od najsvjetlijih, optički vidljivih "HII-regija" (tj. Regije ioniziranog vodika - izražene "eitch-two") u našoj galaksiji. U njegovom je središtu gomila mladih, vrućih i masivnih zvijezda („OB-tipa“) - to je najveća gustoća evoluiranih (ali još uvijek relativno mladih) zvijezda velike mase poznatih u Mliječnom putu, usp. ESO PR 16/99.
Te vruće zvijezde imaju značajan utjecaj na okolni plin i prašinu. Isporučuju ogromnu količinu energetskih fotona koji ioniziraju međuzvjezdani plin na ovom području. Nadalje, brzi zvjezdani vjetrovi brzine do nekoliko stotina km / sec utječu na, sažimaju i / ili raspršuju susjedne guste oblake, koje astronomi nazivaju "molekularnim nakupinama" zbog svog sadržaja složenih molekula, od kojih su mnogi od tih "organskih" (s atomima ugljika).
IRS 9: „skrivena“ asocijacija masivnih zvijezda koje se rađaju
Jedan od tih molekularnih nakupina, nazvan „NGC 3603 MM 2“, nalazi se oko 8,5 svjetlosnih godina južno od klastera NGC 3603, usp. PR fotografija 16a / 03. Smješteni na ovoj strani nakupine su neki izrazito zatamnjeni objekti, zajednički poznati pod nazivom „NGC 3603 IRS 9“. Današnja, vrlo detaljna istraga omogućila ih je okarakterizirati kao udrugu izuzetno mladih, zvjezdanih objekata velike mase.
Predstavljaju samo trenutno poznate primjere visoko-masenih kolegama protoistara male mase koji su detektirani na infracrvenim valnim duljinama. Bilo je potrebno dosta napora [2] da se otkriju njihova svojstva snažnim arsenalom najsuvremenijih instrumenata koji rade na različitim valnim duljinama, od infracrvenog do milimetrskog spektralnog područja.
Multi-spektralna opažanja IRS 9
Za početak, snimanje iz blizine infracrvenog zračenja izvedeno je s multi-modovim instrumentom ISAAC na 8,2-m teleskopu VLT ANTU, usp. PR fotografija 16b / 03. To je omogućilo razlikovanje zvijezda koje su vjerni članovi klastera i ostalih koje se mogu vidjeti u ovom smjeru ("zvijezde polja"). Bilo je moguće izmjeriti opseg grozda NGC 3603 za kojeg je utvrđeno da je oko 18 svjetlosnih godina ili 2,5 puta veći nego što se pretpostavljalo prije. Ova su promatranja također poslužila da pokažu da su prostorne raspodjele zvijezda klastera male i velike mase različite, a posljednje su koncentrirane prema središtu jezgre klastera.
Promatranja milimetra provedena su švedskim-ESO submilimetarskim teleskopom (SEST) u opservatoriju La Silla. Kartografsko mapiranje distribucije CS-molekula velikih razmjera pokazalo je strukturu i gibanja gustog plina u džinovskom molekularnom oblaku iz kojeg potječu mlade zvijezde iz NGC 3603. Otkriveno je 13 molekularnih nakupina te određene njihove veličine, mase i gustoće. Ta su opažanja također pokazala da su intenzivno zračenje i jaki zvjezdani vjetrovi iz vrućih zvijezda u središnjem klasteru "urezali šupljinu" u molekularnom oblaku; ovo relativno prazno i prozirno područje sada mjeri oko 8 svjetlosnih godina.
Srednje infracrveno snimanje (na valnim duljinama 11,9 i 18 mm) napravljeno je za odabrane regije u NGC 3603 pomoću instrumenta TIMMI 2 postavljenog na teleskop ESO 3.6 m. Ovo je prvo srednjoenergetsko istraživanje NGC 3603 rezolucije ispod luka i posebno služi za prikazivanje raspodjele tople prašine u regiji. Istraživanje daje jasan pokazatelj intenzivnih, tekućih procesa formiranja zvijezda. Otkriveno je mnogo različitih vrsta objekata, uključujući izuzetno vruće Wolf-Rayet zvijezde i protostare; ukupno je identificirano 36 srednjih IR izvora i 42 čvora difuzne emisije. U istraživanom području, pronađeno je da je protostar IRS 9A najsvjetliji točkasti izvor s obje valne duljine; dva druga izvora, označena IRS 9B i IRS 9C u neposrednoj blizini, također su vrlo svijetla na TIMMI 2 slikama, što dodatno pokazuje da je ovo mjesto udruženja protostara u samoj sebi.
Zbirka visokokvalitetnih slika područja IRS 9 prikazana na PR Photo 16b / 03 pogodna je za istraživanje prirode i evolucijskog stanja visoko zasjenjenih objekata koji se nalaze tamo, IRS 9A-C. Smješteni su na strani masivne jezgre oblaka NGC 3603 MM 2 koja je okrenuta središnjem klasteru mladih zvijezda (PR Photo 16a / 03) i očito su tek nedavno „oslobođeni“ od većine svog natalnog plina i prašine. zvjezdani vjetrovi i energetsko zračenje iz obližnjih zvijezda velike mase.
Kombinirani podaci dovode do jasnog zaključka: IRS 9A-C predstavljaju najsjajnije članove rijetke asocijacije protostara, još uvijek ugrađenih u okrugle ovojnice, ali u regiji netaknute molekularne jezgre oblaka, koja je danas uglavnom "bez zraka" iz plina i prašine. Unutarnja svjetlina ovih matičnih zvijezda je impresivna: 100 000, 1000 i 1000 puta veća od Sunca za IRS 9A, IRS 9B i IRS 9C.
Njihova svjetlina i infracrvene boje daju podatke o fizičkim svojstvima tih prototora. Astronomski su vrlo mladi, vjerojatno stari manje od 100 000 godina. Oni su već prilično masivni, iako su više od 10 puta teži od Sunca, a još uvijek rastu - usporedba s trenutno najpouzdanijim teorijskim modelima sugerira da oni dobivaju materijal iz svojih omotača s relativno visokom brzinom do 1 Zemljine mase dnevno, tj. masa Sunca u 1000 godina.
Promatranja pokazuju da su sva tri protostara okružena relativno hladnom prašinom (temperatura oko 250 - 270 K, ili od -20 ° C do 0 ° C). Njihove vlastite temperature prilično su visoke, reda od 20 000 do 22 000 stupnjeva.
Što nam govore masivni protostariji?
Dieter N? Rnberger je zadovoljan: „Sada imamo uvjerljive argumente da IRS 9A-C smatramo vrstom Rosetta Stonesa za naše razumijevanje najranijih faza formiranja masivnih zvijezda. Ne znam nijednog drugog velikog mase kandidata za zviježđe koji su se otkrili u tako ranoj evolucijskoj fazi - moramo biti zahvalni za zvjezdane vjetrove koji se podižu zavjese na tom području! Nova promatranja u blizini i srednjeg infracrvenog stanja daju nam prvi pogled u ovu izuzetno zanimljivu fazu evolucije zvijezda. "
Opažanja pokazuju da su kriteriji (npr. Infracrvene boje) već uspostavljeni za identifikaciju vrlo mladih (ili proto-) zvijezda male mase, očigledno i za zvijezde velike mase. Nadalje, s pouzdanim vrijednostima njihove svjetline (svjetline) i temperature, IRS 9A-C može poslužiti kao presudan i prepoznatljiv testni slučaj za trenutno razmatrane modele formiranja zvijezda velike mase, posebno modele akrekcije nasuprot koagulacijskim modelima.
Sadašnji podaci dobro se podudaraju s modelima akrekcije i nisu pronađeni predmeti intermedijalne svjetlosti / mase u neposrednom susjedstvu IRS 9A-C. Stoga je, barem za udrugu IRS 9, scenarij akcesije pogodan scenariju sudara.
Izvorni izvor: ESO News Release
