Pierwszy wyraźny widok na obszar gwiazdotwórczy

Naukowcy z Uniwersytetu w Maryland stworzyli pierwszy obraz o wysokiej rozdzielczości rozszerzającego się bąbla gorącej plazmy i zjonizowanego gazu, w którym rodzą się gwiazdy. Poprzednie obrazy o niskiej rozdzielczości nie pokazywały wyraźnie bąbla ani nie ujawniały, jak rozszerza się on w otaczającym gazie.

Mgławica galaktyczna RWC 49 jest jednym z najjaśniejszych regionów gwiazdotwórczych w Drodze Mlecznej. Źródło: NASA/JPL-Caltec/E.Churchwell (University of Wisconsin)

Naukowcy wykorzystali dane zebrane przez obserwatorium stratosferyczne SOFIA do przeanalizowania jednego z najjaśniejszych i najbardziej masywnych regionów gwiazdotwórczych w galaktyce Drogi Mlecznej. Ich analiza wykazała, że pojedynczy, rozszerzający się bąbel ciepłego gazu otacza gromadę gwiazd Westerlund 2 i obaliła wcześniejsze badania sugerujące, że mogą istnieć dwa bąble otaczające Westerlund 2. Naukowcy zidentyfikowali również źródło bąbla oraz energię napędzającą jego ekspansję. Ich wyniki zostały opublikowane 23 czerwca 2021 roku w The Astrophysical Journal.

Kiedy formują się masywne gwiazdy, wydmuchują znacznie silniejsze wyrzuty protonów, elektronów i atomów ciężkiego metalu, w porównaniu z naszym Słońcem – powiedziała Maitraiyee Tiwari, główna autorka badania. Wyrzuty te nazywane są wiatrami gwiazdowymi, a ekstremalne wiatry gwiazdowe są w stanie dmuchać i kształtować bąble w otaczających je obłokach zimnego, gęstego gazu. Zaobserwowaliśmy właśnie taki bąbel skupiony wokół najjaśniejszej gromady gwiazd w tym rejonie galaktyki i byliśmy w stanie zmierzyć jego promień, masę oraz prędkość, z jaką się rozszerza.

Powierzchnie tych rozszerzających się bąbli są zbudowane z gęstego gazu zjonizowanego węgla i tworzą rodzaj zewnętrznej powłoki wokół tych bąbli. Uważa się, że w powłokach tych tworzą się gwiazdy. Jednak, niczym zupa w gotującym się kociołku, bąble otaczające te gromady gwiazd nakładają się na siebie i mieszają z obłokami otaczającego gazu, przez co trudno jest odróżnić powierzchnie poszczególnych bąbli.

Tiwari i jej koledzy stworzyli wyraźniejszy obraz bąbla otaczającego Westerlund 2 poprzez pomiar promieniowania emitowanego z gromady w całym spektrum elektromagnetycznym, od wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego po niskoenergetyczne fale radiowe. Poprzednie badania, które opierały się tylko o fale radiowe i submilimetrowe, dały obraz o niskiej rozdzielczości i nie pokazywały bąbla. Jednym z najważniejszych pomiarów była długość fali w dalekiej podczerwieni emitowanej przez konkretny jon węgla w powłoce.

Możemy użyć spektroskopii, aby faktycznie powiedzieć, jak szybko ten węgiel porusza się albo w naszą stronę, albo w kierunku od nas. Technika ta wykorzystuje efekt Dopplera – powiedział Ramsey Karim, współautor badania.

Określając, czy jony węgla poruszały się w kierunku Ziemi czy z dala od niej, i łącząc te informacje z pomiarami z pozostałej części widma elektromagnetycznego, Tiwari i Karim byli w stanie stworzyć trójwymiarowy obraz rozszerzającego się bąbla wiatru gwiazdowego otaczającego Westerlund 2.

Oprócz znalezienia pojedynczego, napędzanego wiatrem gwiazdowym bąbla wokół Westerlund 2, znaleźli oni dowody na formowanie się nowych gwiazd w rejonie otoczki tego bąbla. Ich analiza sugeruje również, że w miarę rozszerzania się bąbla, pękł on z jednej strony, uwalniając gorącą plazmę i spowalniając ekspansję powłoki mniej więcej milion lat temu. Następnie jednak, około 200 000 lub 300 000 lat temu, inna jasna gwiazda w Westerlund 2 rozwinęła się, a jej energia ponownie pobudziła ekspansję powłoki Westerlund 2.

Zobaczyliśmy, że ekspansja bąbla otaczającego Westerlund 2 została ponownie przyspieszona przez wiatry pochodzące od innej bardzo masywnej gwiazdy, a to rozpoczęło proces ekspansji i formowania się gwiazd od nowa. To sugeruje, że gwiazdy będą nadal rodzić się w tej powłoce przez długi czas, ale w miarę jego trwania, nowe gwiazdy będą stawały się coraz mniej masywne – powiedziała Tiwari.

Tiwari i jej koledzy zastosują teraz nową metodę do innych jasnych gromad gwiazd i ciepłych obłoków gazu, aby lepiej zrozumieć te gwiazdotwórcze regiony galaktyk. Praca jest częścią wieloletniego, wspieranego przez NASA programu FEEDBACK.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Odkryto nową „skamieniałą galaktykę” zakopaną głęboko w Drodze Mlecznej

W pobliżu jednej z najstarszych gwiazd w naszej galaktyce odkryto „superziemię”