Rdzenie zimnego gazu w Centralnej Strefie Drogi Mlecznej
Centralna Strefa Molekularna (CMZ – central molecular zone) obejmuje najbardziej wewnętrzne 1600 lat świetlnych Galaktyki (dla porównania Słońce znajduje się w odległości 26 000 lat świetlnych od jej centrum) i zawiera rozległy kompleks obłoków molekularnych, w których znajduje się około sześćdziesiąt milionów mas Słońca gazu cząsteczkowego. Gaz w tych obłokach występuje średnio w bardziej ekstremalnych warunkach fizycznych niż gdzie indziej w Galaktyce, z większymi gęstościami i temperaturami, intensywniejszymi ciśnieniami, polami magnetycznymi i turbulencjami oraz większą obfitością promieniowania kosmicznego a także promieniowania UV i rentgenowskiego. CMZ jest zatem wyjątkowym laboratorium do badania procesu formowania się gwiazd: warunki te są nie tylko rzadko obserwowane w pozostałej części Drogi Mlecznej, ale wydają się być podobne do warunków panujących w niezwykle jasnych galaktykach gwiazdotwórczych we wczesnym Wszechświecie i dają pośredni wgląd w zrozumienie kosmicznej historii powstawania gwiazd, który obecnie nie jest możliwy. Istnieje jednak jedna zagadka: tempo powstawania gwiazd w CMZ jest znacznie mniejsze, niż można by oczekiwać – zaledwie 1/10 masy Słońca rocznie.
Przyjmuje się, że miejsca narodzin gwiazd to najgorętsze obszary w olbrzymich obłokach molekularnych (GMC – giant molecular clouds), zwanych „skupiskami”, których charakterystyczne rozmiary to 1-10 lat świetlnych. Skupiska te fragmentują się dalej na związane grawitacyjnie „rdzenie”, których charakterystyczne rozmiary są dziesięć razy mniejsze; wówczas poszczególne układy gwiazd mogą się tworzyć z rdzeni. Natura przejść między tymi etapami ewolucji wymaga obszernych badań zarówno struktur gwiazdotwórczych, jak i struktur nie tworzących gwiazd w hierarchicznym kontinuum odpowiednich skal i warunków fizycznych. Zespół astronomów opublikował przegląd CMZoom, kompletną i obiektywną mapę gazu o dużej gęstości w regionie. Obszary o wysokiej gęstości są sklasyfikowane przez ilość gazowego wodoru molekularnego wzdłuż ich linii pola widzenia i charakteryzują się tak dużą ilością pyłu, że światło widzialne jest całkowicie zablokowane.
Badanie było wynikiem dużego, trwającego 550 godzin programu Submillimeter Array i zaowocowało nowymi katalogami zwartych rdzeni w regionie. Istnieje 285 oddzielnych rdzeni, które zostały jednoznacznie odkryte; kolejnych 531 ma bardziej wstępne identyfikacje. Rdzenie w CMZ, podobnie jak gdzie indziej, są potencjalnymi miejscami dla przyszłych gromad gwiazd, ale jasna emisja pierwszego planu i tła w kierunku centrum Galaktyki utrudnia precyzyjne określenie masy tych rdzeni, pozostawiając ten istotny predyktor powstawania gwiazd wysoce niepewny (emisja jest również jednym z powodów, dla których przygotowanie tego katalogu było tak trudne). Astronomowie byli jednak w stanie oszacować maksymalny potencjał gwiazdotwórczy rdzeni w swoim katalogu, dokonując ogólnych, ale realistycznych założeń dotyczących mas, temperatur i innych właściwości rdzeni. Odkrywają, że maksymalne potencjalne tempo formowania się gwiazd wynosi między 0,08 a 2,2 masy Słońca rocznie, być może nawet tyle samo, ile wynosi obecny średni współczynnik formowania się gwiazd w Galaktyce. Wynik podkreśla zagadkową słabość obecnego procesu gwiazdotwórczego w CMZ. Przegląd, poprzez skatalogowanie wszystkich rdzeni do badania, jest kolejnym krokiem w kierunku zrozumienia procesu gwiazdotwórczego w ekstremalnych środowiskach obecnych w CMZ i we wczesnym Wszechświecie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
