Странные шары в космосе могут оказаться новым типом звезд

Во Вселенной, в плотной и холодной межзвездной среде, могут образовываться разные виды льда. Эти структуры играют важную роль в химической эволюции звездообразующих областей и формировании планетных систем. Их инфракрасный спектр содержит важную информацию о химических процессах, происходящих в межзвездной среде, а также помогает лучше узнать природу миров, по большей части состоящих изо льда.

В 2021 году команда японских астрономов под руководством Такаши Шимониши (Takashi Shimonishi) из Университета Ниигаты обнаружила в космосе два плотных шарообразных объекта с сильной линией поглощения льда и пыли в инфракрасном спектре, которая обычно наблюдается у молодых звезд. Это открытие сделали благодаря данным японского научного спутника для исследования космического пространства в инфракрасном диапазоне Akari, который сканировал Млечный Путь с 2006 по 2011 год.

Два тела расположены примерно на одном и том же участке неба, но на достаточно большом расстоянии — гравитационно они не связаны друг с другом. Объекты либо окружают частицы льда, либо в какой-то степени они содержат его. При этом структуры располагаются вдали от известных областей звездообразования. То есть в той части космоса, в которой объектов с подобными «‎ледяными характеристиками» быть не должно.

«Объект-1» и «Объект-2», как их назвал Шимониши с коллегами, имеют спектральные признаки, характерные для молодых звезд, окруженных плотными газопылевыми облаками. Но по какой-то причине два тела оказались изолированными от других звездообразующих областей, что вызвало вопросы о том, как они могли образоваться.

Akari не обладал достаточным разрешением, чтобы исследователи смогли изучить энергию кванта электромагнитного излучения — один из важных параметров в исследовании звезд. Поэтому команда Шимониши осталась в неведении о двух странных объектах. 

Теперь исследователи обратились к более мощному инструменту — комплексу наземных радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в чилийской пустыне Атакама. Однако даже новые наблюдения оставили ученых без конкретных ответов. 

«Несмотря на щепетильные исследования, мы так и не поняли, что это за тела. Они не похожи ни на какие другие, известные науке», — пояснил Шимониши.

Наблюдения, проведенные с помощью системы ALMA, показали, что эти два объекта должны быть относительно небольшими по сравнению с газопылевыми облаками. Их размеры варьируются от одного до 10 размеров Солнечной системы. Химический состав шарообразных структур также удивил ученых: основные компоненты — монооксид углерода (угарный газ, CO) и оксид кремния (SiO), причем второго элемента в разы больше.

Высокая концентрация оксид кремния обычно связана с космическими взрывами: к примеру, с выбросом материала молодой звездой. Однако их изолированность и обилие льда не соответствуют характеристикам типам звезд, известных ученым. 

Авторы научной работы подчеркнули, что свойства этих объектов противоречивы. С одной стороны, они достаточно холодные, чтобы на них мог сохраниться лед. С другой — они излучают в инфракрасном диапазоне, что чаще всего ассоциируется с теплом, например звездами. 

Возможное объяснение свойств двух структур — это могут быть обычные звезды на фоне компактных, но плотных облаков неизвестного типа, или эти ледяные образования сформировались в условиях, которые ранее не были известны ученым. Правда, Шимониши и его коллеги больше склоняются к версии о новом типе звезд.  

Чтобы пролить свет на природу странных тел, японские астрономы подали заявку на использование космического телескопа «‎Джеймс Уэбб». Этот мощный инструмент способен проводить детальный анализ льда и пыли, а значит, поможет раскрыть причину противоречивых свойств объектов.

Результаты работы команды Шимониши представлены в статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv.org