Галактические потоки: как рождаются звёзды-гиганты

Исследователи из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Китайской академии наук впервые визуализировали, как газ преодолевает огромные расстояния, достигая аккреционного диска вокруг формирующейся массивной звезды. Это открытие проливает свет на ключевой этап звёздообразования, ранее остававшийся загадкой.

Роль массивных звёзд в космосе

Массивные звёзды, чья масса превышает солнечную в восемь и более раз, играют критическую роль в эволюции Вселенной. Их мощное излучение, звёздные ветра и последующие вспышки сверхновых трансформируют межзвёздную среду, влияя на структуру и развитие галактик.

В отличие от маломассивных звёзд, которые формируются в результате относительно простого гравитационного коллапса, рождение гигантов происходит в динамичных газовых структурах огромных масштабов. До сих пор учёные не понимали, как именно газ транспортируется к аккреционным дискам.

Методы исследования

Команда использовала комплекс радиотелескопов ALMA в Чили и астрометрию мазеров — метод, позволяющий отслеживать движение газовых облаков по микроволновому излучению. Данные мазеров были получены с помощью массива VLA в Нью-Мексико (США).

Удалось проследить движение газа от расстояния в 2500 астрономических единиц (а.е.) до 40 а.е. от протозвезды. Результаты, опубликованные 17 сентября в Science Advances, рецензенты назвали «образцовым исследованием» в области изучения иерархических структур при формировании звёзд.

От спиралей до диска: путь газа

Наблюдения в области IRAS 18134-1942 (1,25 килопарсека от Солнца) показали многоуровневую систему потоков:

• Крупные масштабы: спиралевидные потоки переносят материал к центру под воздействием вращения облака.
• Средние масштабы: газ формирует перемычку, направляющую вещество дальше.
• Ближе к звезде: образуется вращающаяся коллапсирующая оболочка, переходящая в аккреционный диск с кеплеровским вращением.

Скорость аккреции снижалась от 10⁻⁴ солнечных масс в год на уровне спиралей до 10⁻⁶ вблизи диска, что указывает на регулирующую роль оболочки и диска. Интересно, что оси вращения оболочки и диска оказались наклонены в противоположных направлениях — это объясняется турбулентными потоками, нарушающими баланс момента импульса.

«Наши результаты демонстрируют, что газовые облака обладают упорядоченной иерархической структурой, напоминающей миниатюрные галактики. Это ключ к пониманию роста массивных звёзд», — отмечает доктор Май Сяофэн, ведущий автор исследования.

Перспективы

Работа является частью проекта ALMA-ATOMS/QUARKS, изучающего более 140 регионов звёздообразования. Следующий этап — анализ других систем и моделирование процессов.

«Совмещение наблюдений ALMA с численными симуляциями позволит воссоздать полную картину формирования звёзд-гигантов», — добавил соавтор исследования доктор Лю Тие.

Это открытие не только углубляет понимание звёздообразования, но и ставит новые вопросы. Например, как именно турбулентность влияет на угловой момент системы? Могут ли подобные механизмы работать в экстремальных условиях ранней Вселенной? Учёные планируют изучить, насколько универсальны обнаруженные структуры, а также исследовать связь между массой звезды и геометрией аккреционных потоков. Ответы помогут уточнить модели эволюции галактик, где массивные звёзды выступают «архитекторами» космических ландшафтов.