Młode gwiazdy na podwórku Drogi Mlecznej rzucają wyzwanie naszemu rozumieniu ich formowania się
JWST i ALMA ujawniają ukryte skupiska młodych gwiazd, ukazując, w jaki sposób narodziły się niektóre z pierwszych gwiazd we Wszechświecie.
 |
| Wizja artystyczna formowania się młodych gwiazd w Wielkim Obłoku Magellana. Źródło: NSF/AUI/NSF NRAO/S.Dagnello |
Astronomowie dokonali przełomowych odkryć dotyczących formowania się młodych gwiazd w Wielkim Obłoku Magellana (LMC), wykorzystując Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) wraz z obserwacjami Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Badania, których wyniki opublikowano w The Astrophysical Journal, dają nowy wgląd we wczesne etapy formowania się masywnych gwiazd poza naszą Galaktyką.
6-7 miliardów lat temu super gromady gwiazd (SSC) były głównym sposobem formowania się gwiazd, produkując setki gwiazd każdego roku. Ten typ formowania się gwiazd jest w zaniku, a super gromady gwiazd są bardzo rzadko spotykane w naszym lokalnym Wszechświecie. Obecnie znane są tylko dwie super gromady gwiazd w Drodze Mlecznej i jedna w LMC, z których wszystkie mają milion lat. Obserwacje JWST dostarczyły jednoznacznych dowodów na to, że region N79 jest gospodarzem drugiej super gromady gwiazd w LMC, której wiek wynosi zaledwie 100 000 lat. Odkrycie to pozwala astronomom być świadkami narodzin super gromady gwiazd w naszej sąsiedniej galaktyce.
LMC, galaktyka satelitarna naszej Drogi Mlecznej, znajduje się prawie 160 000 lat świetlnych od Ziemi. Ta stosunkowo „bliska” odległość i jej orientacja względem Ziemi sprawiają, że jest to idealne laboratorium do badania pozagalaktycznych procesów gwiazdotwórczych. Instrument JWST Mid-Infrared Instrument (MIRI) zaobserwował 97 młodych obiektów gwiazdowych (YSO) w regionie N79 LMC, gdzie znajduje się nowo odkryta super gromada gwiazd H72.97-69.39. Obfitość ciężkich pierwiastków w LMC jest o połowę mniejsza niż w naszym Układzie Słonecznym, a warunki formowania się gwiazd są podobne do tych sprzed 6-7 miliardów lat. Daje to astronomom wgląd w to, jak formowanie się gwiazd mogło przebiegać we wczesnych dniach istnienia Wszechświata.
Obrazy MIRI pokazują, że najbardziej masywne gromady YSO gromadzą się w pobliżu H72.97-69.39, a mniej masywne YSO są rozmieszczone na obrzeżach N79 – proces ten znany jest jako segregacja masy. To, co wcześniej uważano za pojedynczą młodą gwiazdę, zostało teraz ujawnione jako gromada pięciu młodych gwiazd, ukazane dzięki precyzyjnemu obrazowaniu JWST. Jedna z pięciu młodych gwiazd jest ponad 500 000 razy jaśniejsza od Słońca i otacza ją ponad 1550 młodych gwiazd, co zostało ujawnione przez kamerę JWST NIRCam (Near InfraRed Camera).
ALMA wniosła znaczący wkład w badania gromady YSO w LMC, szczególnie w regionie N79. Poprzednie obserwacje ALMA tego regionu ujawniły dwa zderzające się, długie na parsek włókna pyłu i gazu. W miejscu ich zderzenia znajduje się super gromada gwiazd H72.97-69.39, w której znajduje się najjaśniejsza protogwiazda zidentyfikowana przez JWST. Zderzające się włókna gazu molekularnego mogą być katalizatorem potrzebnym do stworzenia super gromady gwiazd – a obserwacje ALMA zapewniają kluczowy kontekst dla zrozumienia środowiska na większą skalę, w którym formują się te YSO. Te badania na wielu długościach fal, łączące dane z JWST i ALMA, pozwoliły astronomom zbadać związek między wielkoskalowymi strukturami obłoków molekularnych a narodzinami protogwiazd i gromad.
Badanie YSO w LMC daje astronomom możliwość obserwowanie narodzin gwiazd w pobliskiej galaktyce. Po raz pierwszy możemy obserwować pojedyncze protogwiazdy o niskiej masie, podobne do Słońca, formujące się w małych gromadach – poza naszą własną Galaktyką Drogi Mlecznej – powiedziała Isha Nayak, główna autorka pracy. Możemy zobaczyć z niespotykaną dotąd szczegółowością pozagalaktyczne formowanie się gwiazd w środowisku podobnym do tego, w jakim powstały niektóre z pierwszych gwiazd we Wszechświecie.
Dzięki tym nowym badaniom naukowcy zaobserwowali YSO na różnych etapach ewolucji, od bardzo młodych osadzonych protogwiazd po bardziej rozwinięte obiekty jonizujące swoje otoczenie. Dane te zapewniają wgląd w złożoną chemię zachodzącą w tych gwiezdnych żłobkach, w tym obecność lodu, cząstek organicznych i pyłu, łącząc powstawanie gwiazd z szerszą historią dystrybucji pierwiastków i związków chemicznych we Wszechświecie. Te różnorodne obserwacje poszerzają wiedzę astronomów na temat pełnego cyklu życia masywnych gwiazd. Nayak dodała: Rzucając światło na narodziny super gromady w pobliskiej galaktyce, badania te pomagają nam zrozumieć procesy, które ukształtowały pierwsze gromady gwiazd i galaktyki w naszym Wszechświecie, a ostatecznie doprowadziły na naszego istnienia.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
