Nowe spojrzenie na formowanie się gromad gwiazd

Korzystając z danych uzyskanych z obserwatorium X-ray Chandra astronomowie poczynili istotne postępy w zrozumieniu, jak gromady gwiazd powstają. Dane pokazują, że wcześniejsze pojęcia na temat ich formowania się mogą być błędne. Najprostszy pomysł jest taki, że gromada gwiazd tworzy się, gdy gigantyczny obłok gazu i pyłu kondensuje. Centrum obłoku wciąga materię z otoczenia, aż stanie się ona na tyle gęsta, by spowodować powstawanie gwiazd. Proces ten odbywa się najpierw w centrum obłoku, co oznacza, że gwiazdy w środku gromady tworząc się jako pierwsze, są najstarsze.

Jednakże najnowsze dane z Chandra sugerują, że dzieje się coś zupełnie innego. Naukowcy badali dwie gromady, w których tworzą się obecnie gwiazdy podobne do Słońca – NGC 2024, znajdującą się w centrum Mgławicy Płomień, oraz gromadę Mgławicy Oriona. Z badań tych wywnioskowali, że gwiazdy na obrzeżach owych gromad są najstarsze. „Nasze wyniki są sprzeczne z intuicją. Oznacza to, że musimy myśleć intensywniej, i wymyśleć więcej pomysłów, jak gwiazdy podobne do Słońca się tworzą” – powiedział Konstantin Getman z Penn State University, który prowadził badania.

Getman i jego koledzy opracowali nowe, dwuetapowe podejście, które doprowadziło do tego odkrycia. Po pierwsze, użyli danych z Chandra dotyczących jasności gwiazd w promieniach rentgenowskich, w celu określenia ich masy. Wtedy określa się, jak jasne były te gwiazdy w promieniach podczerwonych, używając naziemnych teleskopów oraz danych z kosmicznego Teleskopu Spitzera. Dzięki połączeniu tych danych z modelami teoretycznymi, został określony wiek gwiazd w obu gromadach. Wyniki były przeciwne do tego, co przewiduje model podstawowy. W centrum NGC 2024 gwiazdy miały wiek około 200.000 lat, a te na obrzeżach gromady – ok. 1,5 mln lat. W Mgławicy Oriona wiek gwiazd wahał się od 1,2 mln lat w centrum gromady, do prawie 2.000.000 lat blisko krawędzi. „Kluczowy wniosek naszych badań jest taki, że możemy odrzucić model podstawowy, w którym to gromady tworzą się od wewnątrz. Dlatego musimy rozważyć bardziej złożone modele, które teraz wyłaniają się z badań nad formowaniem się gwiazd” – powiedział Eric Feigelson, także z Penn State University.

Objaśnienia nowych ustaleń mogą być pogrupowane w trzy szerokie pojęcia. Pierwsze jest takie, że tworzenie się gwiazd nadal zachodzi w obszarach wewnętrznych, ponieważ gaz w regionach wewnętrznych gromad tworzących się gwiazd jest gęstszy – zawiera więcej materii, z której zbudowane są gwiazdy – od rozproszonych regionów zewnętrznych. W czasie, gdy gęstość spada do poziomu, w którym już nie może się zapaść tworząc gwiazdy, formowanie się gwiazd ustaje w regionach zewnętrznych, a w obszarach wewnętrznych nadal powstają nowe, co prowadzi do skupienia się młodych gwiazd właśnie w centrum gromady.

Inny pomysł jest taki, że stare gwiazdy miały więcej czasu na przemieszczenie się od centrum gromady, lub zostały wyrzucone na zewnątrz przez interakcje z innymi gwiazdami. Ostatni pomysł jest taki: obserwacyjnie możemy wyjaśnić, że jeśli młode gwiazdy tworzą się z masywnych włókien gazu, to podążają one w kierunku centrum gromady. Wcześniejsze badania gromady Mgławicy Oriona ujawniły ślady odwróconego wieku rozprzestrzeniania się, ale wyniki te bazowały na ograniczonej próbce gwiazd. Ostatnie badania dostarczyły pierwszych dowodów tak różnego wieku gwiazd w Mgławicy Płomień. „Następnym krokiem będzie zobaczenie, czy możemy znaleźć podobną skalę wiekową w innych młodych gromadach” – powiedział doktorant z Penn State University, Michael Kuhn, który także pracował nad badaniami.

Źródło:
Spitzer