Обнаружение протозвездных джетов в удаленном регионе Млечного Пути подтверждает универсальность звездообразования

Протозвездные выбросы и джеты во внешних областях Галактики. На левой панели показаны линии излучения CO, полученные ALMA. Красные и синие контуры соответствуют высокоскоростным джетам, серый фон — медленным выбросам. Зеленая звезда — положение протозвезды. Желтые и зеленые квадраты — зоны наблюдений ALMA. Авторы: Ikeda et al. (Университет Ниигаты), фон: R. Hurt/NASA/JPL-Caltech/ESO.

Астрономы получили новые данные о формировании звезд, впервые зафиксировав протозвездные выбросы и джеты во внешних областях Млечного Пути с пространственным разрешением.

Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Открытие, сделанное с помощью комплекса радиотелескопов ALMA, показало: хотя физические основы звездообразования едины для разных регионов Галактики, во внешних областях зафиксирован иной химический состав пыли и газа.

Ученые изучали протозвездный источник Sh 2-283-1a SMM1, расположенный в 7,9 килопарсеках (26 000 световых лет) от Солнца и в 15,7 килопарсеках (51 000 световых лет) от центра Галактики. Эта область содержит всего треть тяжелых элементов от их количества в окрестностях Солнца. Подобная низкометалличная среда напоминает условия ранней Вселенной, что делает объект уникальной лабораторией для изучения древних процессов звездообразования.

Наблюдения ALMA выявили биполярную систему: узкие высокоскоростные джеты, исходящие от протозвезды, окружены более широкими медленными выбросами. Синий и красный контуры на изображениях обозначают газ, движущийся к Земле и от нее соответственно.

Анализ скоростей показал, что джеты имеют эпизодический характер. Вместо постоянного потока протозвезда выбрасывает массу импульсами с интервалом 900–4000 лет. Такой «прерывистый» процесс регулирует рост звезды: она аккрецирует вещество из диска, одновременно избавляясь от избыточной массы и момента импульса.

Хотя подобные эпизоды наблюдались в близких регионах звездообразования, данное исследование впервые зафиксировало их в источнике на расстоянии более 15 килопарсек от центра Галактики.

«Обнаружение джетов в протозвезде на окраине Млечного Пути доказывает: физика звездообразования едина даже в условиях низкой металличности. Теперь мы можем изучать рождение звезд в среде, похожей на раннюю Вселенную», — заявил ведущий автор работы Токи Икеда из Университета Ниигаты.

Химический состав выбросов также уникален. Отношение концентраций монооксида кремния (SiO) к угарному газу (CO) в ядре протозвезды оказалось ниже, чем у аналогов во внутренних областях Галактики. Это указывает на различия в химии ударных волн или свойствах пыли в условиях дефицита тяжелых элементов. Таким образом, физика звездообразования универсальна, а химия зависит от локальных условий.

Дополнительный анализ классифицировал Sh 2-283-1a SMM1 как «горячее ядро» — компактную область с высокой температурой и сложной химией вокруг формирующейся звезды. Это лишь второй случай обнаружения таких ядер во внешних областях Галактики.

Светимость протозвезды оценивается в 6700 солнечных, что относит ее к классу массивных и сверхмассивных объектов.

«Обнаружение четких джетов в столь удаленной области стало неожиданностью. Еще удивительнее найти там сложные органические молекулы. Это открывает путь к изучению физики и химии звездообразования в примитивных условиях», — отметил соавтор исследования Такаши Шимониши.

Помимо Sh 2-283-1a SMM1, ALMA обнаружила молекулярные выбросы у четырех других протозвезд во внешних областях Галактики. Это доказывает: звездообразование там активно и распространено.

Исследование подтверждает: базовые механизмы формирования звезд одинаковы для всей Галактики, но химия среды варьируется. Это дает ключи к пониманию рождения первых звезд во Вселенной.

Успех демонстрирует возможности ALMA в изучении удаленных объектов. Ранее детальные наблюдения джетов ограничивались областями в несколько тысяч световых лет от Земли. Теперь астрономы могут проверить, работают ли модели звездообразования в экстремальных условиях.

В планах команды — изучить другие протозвезды на окраинах Галактики. Это поможет выяснить, как металличность влияет на циклы выбросов и химию джетов. Такие данные углубят понимание формирования звезд и планет в разных условиях.

Открытие Sh 2-283-1a SMM1 как горячего ядра с эпизодическими джетами связывает современное звездообразование с процессами юности Вселенной, показывая: физика рождения звезд остается неизменной, даже если их химический состав эволюционирует.