Астрономы получили первое четкое изображение «кипящего котла», где формируются новые звезды

Большую часть необходимых для своего исследования данных ученые получили при помощи летающей инфракрасной обсерватории SOFIA. Результаты их обработки и впечатляющие снимки опубликованы в журнале The Astrophysical Journal. Над статьей работали сотрудники Мэрилендского (США), Кельнского (Германия) и Лейденского (Нидерланды) университетов, а также Радиоастрономического института Макса Планка (Германия).

Для начала команда астрономов под руководством Майтрейи Тивари (Maitraiyee Tiwari) изучала туманность RCW 49 в самом широком диапазоне длин волн — от высокоэнергетических гамма-лучей до слабого радиоизлучения. Чтобы собрать исходный массив данных ученым потребовались наблюдения со множества обсерваторий, включая тарелку APEX в пустыне Атакама и космический телескоп Spitzer. Также использовался архив аппарата Hershel (FIRST), прекратившего работу в 2013 году.

Но самые полезные данные астрономы получили благодаря SOFIA, которая провела прямые наблюдения звездного скопления Вестерлунд 2 (находится в RCW 49). Из этих снимков в разных диапазонах инфракрасного излучения ученым удалось извлечь больше всего информации. Результатом стало изображение беспрецедентной четкости, на котором хорошо видны все элементы одной из областей так называемых звездных ясель (место активного звездообразования). Кроме того, команда Тивари создала трехмерную модель изучаемого звездного скопления и протекающих в нем процессов.

Туманность RCW 49 — довольно молодая, она находится в Млечном Пути на расстоянии почти 14 тысяч световых лет от нас и состоит из межзвездной пыли. При радиусе всего около 350 световых лет в ней содержится более 2,2 тысячи звезд, большая часть которых образовалась совсем недавно. Не менее 300 из них, по данным телескопа Spitzer, имеют вокруг себя газопылевые аккреционные диски, где может идти формирование планетных систем.

Вестерлунд 2, в свою очередь, — звездное скопление возрастом около двух миллионов лет в пределах RCW 49. Предметом изучения астрономов на этот раз стал хорошо заметный окружающий его «пузырь» газа. Он представляет собой головную ударную волну звездного ветра, испускаемого молодыми массивными звездами. Такие светила выбрасывают в окружающее пространство гораздо больше вещества, чем наше Солнце. Соответственно, и влияние на ближайшие объекты у них радикально сильнее.

На деле давление солнечного ветра от нескольких крупных звезд в Вестерлунде 2 столь велико, что около внутренней границы пузыря образуются турбулентные завихрения. Это похоже на бурлящую воду в кипящем котле, только астрономических масштабов. Благодаря постоянному движению ионизированного газа в пространстве он нередко захватывается гравитацией зарождающихся звезд, что добавляет им вещества. Таким образом «пузырь» Вестерлунда 2 не только выглядит впечатляюще и позволяет оценить состав туманности, но и способствует более эффективному звездообразованию.

Уточняя строение изучаемого объекта, ученые обнаружили, что около миллиона лет назад этот пузырь лопнул с одной стороны (на западе). Вероятно, это произошло из-за потери энергии веществом по мере расширения. Однако 200-300 тысяч лет назад появилась еще одна массивная молодая звезда и теперь она снова разгоняет вещество Вестерлунда 2. В результате поток горячей плазмы, окруженный более холодным ионизированным газом выбрасывается, как джет (но гораздо менее мощный, чем у черных дыр).

Столь высокой детализацией картины происходящего астрономы обязаны относительно высокому содержанию ионов углерода в «пузыре». Они хорошо заметны в дальнем инфракрасном диапазоне, что позволяет за счет эффекта Доплера с большой точностью измерить скорость движения плазмы.