Rozwiązywanie tajemnicy formowania się gwiazd

Przez prawie 50 lat modele przewidywały, że Droga Mleczna powinna tworzyć nowe gwiazdy znacznie szybciej niż obecnie. Czy ponowna ocena naszych modeli może rozwiązać tę długotrwałą zagadkę?

Młode gwiazdy oświetlają ciemne, pyłowe obłoki w regionie gwiazdotwórczym Lupus 3, odległym o około 600 lat świetlnych stąd. Źródło: ESO.

Przeszkody w formowaniu się gwiazd czy pomyłki w modelach?
W całej Galaktyce ziemne obłoki molekularne kłębią się i zapadają, tworząc gęste jądra, w których rodzą się gwiazdy. Każdego roku w Drodze Mlecznej 1,65-1,90 masy słonecznej gazu przekształca się w gwiazdy, ale prace teoretyczne twierdzą, że ta liczba powinna być 150-180 razy większa.

Teoretycy sugerują, że pola magnetyczne i masywne gwiazdy przekazujące energię do swoich obłoków macierzystych hamują tempo formowania się gwiazd w Drodze Mlecznej, ale rozwiązania te wymagają nierealistycznie silnych pól magnetycznych i stałych, rozległych turbulencji. Ten problem formowania się gwiazd wykracza poza Drogę Mleczną – badania wykazały, że modele przewidują szybsze tempo formowania się gwiazd także u naszych galaktycznych sąsiadów. Co może być nie tak z naszymi modelami?

Tajemnica Drogi Mlecznej
Zespół naukowców kierowany przez Neala Evansa (University of Texas at Austin) podszedł do tego odwiecznego problemu, rozważając dwie główne wielkości, które decydują o tempie formowania się gwiazd w galaktyce: masy obłoków molekularnych oraz to, jak wydajnie tworzą one gwiazdy.

Masa obłoku molekularnego decyduje częściowo o tym, czy jest on związany grawitacyjnie i jak długo potrwa jego zapadnięcie się. Ponieważ nie możemy nanieść obłoków molekularnych na skalę, a składają się one głównie z trudnego do wykrycia wodoru molekularnego, mierzymy emisję z innych cząsteczek obecnych w obłokach, aby określić ich całkowitą masę. Autorzy pracy wykorzystali mapy emisji tlenku węgla w Drodze Mlecznej do oszacowania mas obłoków gwiazdotwórczych, stosując współczynnik konwersji, który zależy od obfitości metali (pierwiastków cięższych od helu) i zmienia się wraz z odległością od galaktycznego centrum.

Autorzy zastanawiali się również nad tym, jak poprawić nasze oszacowania wydajności formowania się gwiazd, czyli tej części gazu w obłoku gwiazdotwórczym, która ostatecznie tworzy gwiazdy. Proste modele powstawania gwiazd zakładają, że wszystkie związane grawitacyjnie obłoki zostaną w całości przekształcone w gwiazdy, podczas gdy te, które nie są związane, nie utworzą żadnych gwiazd. Jednak autorzy uważają, że wydajność formowania się gwiazd może być różna dla różnych obłoków. Aby uchwycić tę subtelność, opracowali model, w którym turbulencje, wysokoenergetyczne promieniowanie nowo powstałych gwiazd oraz energia dostarczana przez supernowe wpływają na wydajność formowania się gwiazd.

Zbliżamy się do rozwiązania
Wykorzystując szereg wartości wejściowych pochodzących z obserwacji, autorzy obliczyli tempo formowania się gwiazd w Drodze Mlecznej na 0,50-5,93 masy Słońca rocznie – zgrabnie obejmując obserwowany zakres 1,65-1,90 masy Słońca rocznie. Praca ta pokazuje, że zagadka powolnego tempa formowania się gwiazd w Drodze Mlecznej może być w dużej mierze rozwiązana poprzez uwzględnienie wpływu metaliczności na obliczanie masy obłoków molekularnych i lepsze określenie wydajności formowania się gwiazd. Autorzy przewidują, że dalsze modelowanie i przyszłe badania obłoków gwiazdotwórczych w poszukiwaniu linii emisyjnych z innych cząsteczek jeszcze bardziej poprawią nasze zrozumienie zdolności gwiazdotwórczych Drogi Mlecznej i galaktyk poza nią.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono