Космическая загадка: «Джеймс Уэбб» обнаружил таинственное УФ-свечение у новорожденных звезд

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы зафиксировали неожиданное высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение вокруг пяти звезд-младенцев (протозвезд) в области звездообразования Змееносца. Это открытие может заставить нас пересмотреть современные модели формирования звезд.

Протозвезды представляют собой самую раннюю стадию жизни светил. Они рождаются, когда плотные сгустки газа и пыли в молекулярных облаках коллапсируют под действием гравитации. Эти «зародыши» звезд все еще окружены оболочками из исходного материала, из которого они продолжают набирать массу. Этот процесс длится до тех пор, пока протозвезда не станет достаточно массивной, чтобы в ее ядре запустилась термоядерная реакция превращения водорода в гелий — с этого момента она становится взрослой звездой «главной последовательности».

Первая загадка: неожиданное излучение

«Мы хотели внимательнее изучить протозвезды — молодые звезды, которые все еще формируются в недрах своих родительских молекулярных облаков, — пояснил в своем заявлении член исследовательской группы Ясон Скретас из Института радиоастрономии Общества Макса Планка. — По мере того как протозвезды аккрецируют, то есть поглощают вещество, они часть его выбрасывают наружу в виде джетов».

Изучая эти мощные выбросы, команда обнаружила, что ученым необходимо учитывать влияние ультрафиолетового излучения, что стало полной неожиданностью.

«Это первый сюрприз. Молодые звезды не способны быть источником такого излучения; они не могут его «производить». Так что мы не должны были его ожидать. И тем не менее мы показали, что УФ-излучение присутствует near protostars», — говорит Агата Карска из Центра современных междисциплинарных технологий Университета Николая Коперника в Торуни (Польша). — Откуда же оно взялось? Каков его источник: внутренний или внешний? Мы решили это выяснить».

Юные звезды в «истерике»: расследование с помощью «Уэбба»

Чтобы провести расследование, команда направила инструмент MIRI (Mid-Infrared Instrument) на телескопе «Джеймс Уэбб» на молекулярное облако Змееносца, расположенное примерно в 450 световых годах от Земли. Этот регион является домом для многих молодых и горячих звезд спектрального класса B, которые излучают интенсивный ультрафиолет.

Ученые сосредоточили внимание на пяти протозвездах, находящихся на разном расстоянии от этих массивных светил, и детально изучили излучение молекулярного водорода. Эта молекула, самая распространенная во Вселенной, является ключевым индикатором процессов звездообразования. В холодных молекулярных облаках ее трудно обнаружить, но когда джеты молодых звезд сталкиваются с окружающим газом, они создают ударные волны. Эти ударные волны нагревают вещество, заставляя молекулярный водород испускать характерное излучение, которое как раз и может уловить чувствительная аппаратура «Уэбба».

Наблюдения ясно показали присутствие ультрафиолетового излучения near protostars. Главным вопросом оставался его источник.

Два возможных сценария

Были предложены две основные гипотезы:

1. Внутренний источник: Излучение генерируется в непосредственной близости от самой протозвезды. Это могли быть ударные волны от падающего на нее вещества или же вдоль джетов, которые, словно в истерике, вырываются из звезд-младенцев.

2. Внешний источник: Ультрафиолет «подсвечивает» протозвезды от их массивных и ярких соседей.

Чтобы проверить внешнюю гипотезу, команда проанализировала свойства и расстояния до ближайших массивных звезд, а также способность пыли вокруг протозвезд поглощать УФ-излучение и переизлучать его на более длинных волнах.

«Используя эти два метода, мы показали, что внешние условия УФ-излучения сильно различаются для наших протозвезд, и поэтому мы должны были видеть различия в молекулярном излучении, — объяснил Скретас. — Но, как выяснилось, мы их не видим».

Это позволило с уверенностью отбросить версию с внешними источниками.

УФ-излучение рождается внутри системы

«Мы можем с уверенностью сказать, что УФ-излучение присутствует в непосредственной близости от протозвезды, поскольку оно несомненно влияет на наблюдаемые молекулярные линии, — заключила Карска. — Следовательно, его происхождение является внутренним».

Это фундаментальное открытие указывает на то, что наши модели ранних стадий формирования звезд неполны и нам предстоит понять, какой именно физический процесс в недрах этих юных систем порождает столь мощное высокоэнергетическое излучение.

Чтобы докопаться до сути этой космической тайны, исследователи продолжат изучать снимки «Джеймса Уэбба», анализируя не только газ и протозвезды в облаке Змееносца, но и распределение пыли и льда в этом регионе. Это поможет построить более точную картину самых первых шагов в жизни звезд.

Исследование команды было опубликовано 13 ноября в журнале Astronomy & Astrophysics.