Астрофизики выяснили, зачем протозвездам нужны «пуповины»

Главные процессы рождения звезд идут в темных газопылевых облаках в туманностях. Эти облака настолько плотные, что через них не «пробиться» обычными телескопами. Поэтому долгое время формирование звезд оставалось тайной. Ученые просто не могли за этим наблюдать.

Все изменилось в 2003 году, когда NASA отправило в космос инфракрасную орбитальную обсерваторию «Спитцер». Плотная космическая пыль пропускает ИК-излучение, а это значит, что телескоп смог «увидеть» через нее рождение светил. Наконец астрономы стали понимать, как появляются звезды. 

Согласно стандартной теории звездообразования, для будущего светила необходимы три составляющие: водород (и немного других химических элементов), сила притяжения, время. Сперва сила притяжения собирает пыль и газ в один гигантский вихрь. Затем вещество стягивается и сжимается, температура повышается, вещество нагревается. Постепенно пылевое облако становится плотнее, в результате образуется гигантский вращающийся диск, в центре которого сила тяжести сминает газ в сверхплотный горячий шар. Давление нарастает, и из центра вырываются джеты — газовые струи. 

Через сотни тысяч лет протозвезда становится яркой и горячей, температура в ее центре достигает нескольких миллионов градусов. Атомы газа объединяются и выделяют колоссальную энергию — запускается ядерный синтез, а через миллионы лет рождается звезда.

Однако с процессом звездообразования все может быть не так очевидно. В августе 2023 года, во время наблюдения за тремя протозвездами в системе IRAS 04239+2436, астрономы заметили странные гигантские нити, тянущиеся к будущим светилам. Эти нити чем-то напоминали «спиральные рукава». Тогда ученые допустили, что структуры представляют собой газовые потоки и, вероятно, через них к протозвездам поступают необходимые для их роста «питательные вещества».    

Группа астрофизиков из Института физики Общества Макса Планка (Германия), возглавляемая Марией Валдивой-Мена, попыталась узнать, какую все же роль эти нити играют для протозвезд. Результаты работы опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Предметом исследования стала очень темная туманность в направлении созвездия Персея — Барнард 5, внутри которой есть несколько областей звездообразования. Ранее там заметили те самые загадочные нити. 

Чтобы изучить эти странные структуры, команда астрофизиков воспользовалась комплексом радиотелескопов, расположенных в чилийской пустыне Атакама, — «Атакамской большой антенной решеткой миллиметрового диапазона» (Atacama Large Millimeter Array). 

Наблюдения показали, что эти нити — «свежий газ», который поступает из туманности прямо во вращающийся диск плотного газа, окружающий будущую звезду.

«Материал не просто сваливается к протозвезде, как мы думали это должно происходить при звездообразовании, а собирается в плотные и узкие потоки — филаменты — и затем движется к диску, который окружает будущую звезду», — объяснила Валдива-Мена.

Ученые предположили, что эти нити — неотъемлемая составляющая процесса звездообразования, они содержат материал из других частей туманности. Вероятно, он даже имеет отличный химический состав, ведь на него не влияют температура и давление окружающего протозвезду диска. Примечательно, что филаменты могут «растягиваться» до 0,15 светового года. 

Астрофизики сделали вывод, что такой способ «питания» протозвезды может даже как-то повлиять на формирование будущих протопланет, хотя, пояснили ученые, чтобы подтвердить эту гипотезу, нужны дальнейшие исследования. Авторы работы подчеркнули, что эти нити, скорее всего, могут довольно сильно влиять на эволюцию зарождающихся звезд.