Kreditna slika: ESO
Nova serija fotografij, ki jih je posnel Evropski južni observatorij, prikazuje redek pogled v zelo zgodnje faze nastanka težkih zvezd. Tokrat je življenje zvezd navadno zakrito od pogleda zaradi debelih oblakov plina in prahu, toda v zvezdni grozdi NGC 3603 zvezdni veter iz vročih zvezd odpihuje zakrit material. Znotraj tega grozda astronomi najdejo ogromne protostarke, stare le 100.000 let. To je dragoceno odkritje, saj pomaga astronomom razumeti, kako se začnejo zgodnje faze nastanka težkih zvezd - ali gre za gravitacijo, ki združi plin in prah, ali kaj bolj nasilnega, kot trčenje manjših zvezd.
Na podlagi velikega opazovalnega truda z različnimi teleskopi in instrumenti je ESO-astronom Dieter N? Rnberger dobil prvi pogled na prve stopnje nastajanja težkih zvezd.
Te kritične faze evolucije zvezd so običajno skrite pred pogledom, ker so ogromni protostarji globoko vtisnjeni v svoje domače oblake prahu in plina, nepropustne ovire za opazovanja, razen najdaljših valovnih dolžin. Zlasti nobena vizualna ali infrardeča opazovanja še niso "ujela" rojevajočih težkih zvezd v dejanju, zato je o teh procesih do zdaj malo znanega.
Iz močnih zvezdnih vetrov iz sosednjih vročih zvezd v središču kompleksa NGC 3603 so bili izkoriščani učinki močenja zvezdnega vetra iz sosednjih, vročih zvezd, za več objektov, ki se nahajajo v bližini velikanskega molekularnega oblaka, pa so bili resnični množični protostarki, le približno 100.000 let in še vedno raste.
Tri od teh predmetov, imenovanih IRS 9A-C, bi bilo mogoče podrobneje preučiti. So zelo svetlobni (IRS 9A je približno 100.000-krat bistveno svetlejši od Sonca), masivni (več kot 10-krat večji od Sončeve mase) in vroči (približno 20.000 stopinj). Obdaja jih relativno hladen prah (približno 0 ° C), verjetno delno razporejen v diskih okoli teh zelo mladih predmetov.
Trenutno sta predlagana dva možna scenarija za nastanek masivnih zvezd, in sicer z nabiranjem velikih količin obkrožnega materiala ali s trčenjem (koalescenco) protostarjev vmesnih mas. Nova opazovanja favorizirajo akreacijo, to je isti postopek, ki je dejaven med tvorbo zvezd manjših mas.
Kako se oblikujejo masivne zvezde?
To vprašanje je enostavno postaviti, a doslej zelo težko odgovoriti. Pravzaprav so procesi, ki vodijo do nastanka težkih zvezd [1], trenutno najbolj sporno področje zvezdne astrofizike.
Medtem ko je veliko podrobnosti, povezanih s tvorbo in zgodnjo evolucijo zvezd z nizko maso, kot je Sonce, zdaj dobro razumljeno, osnovni scenarij, ki vodi k nastanku zvezd z veliko maso, še vedno ostaja skrivnost. Sploh ni znano, ali se lahko za masivne zvezde uporabijo enaka merila opazovanja, ki se uporabljajo za prepoznavanje in razlikovanje posameznih stopenj mladih nizkih mas (predvsem barv, izmerjenih pri bližnji in srednji infrardeči valovni dolžini).
Trenutno se preučujeta dva možna scenarija nastanka ogromnih zvezd. Prvič, takšne zvezde se tvorijo z izločanjem velikih količin obkrožnega materiala; priliv na nastalo zvezdo se spreminja s časom. Druga možnost je tvorba s trčenjem (koalescenca) protostarjev vmesnih mas, s čimer se poveča „zvezdna masa“ v skokih.
Oba scenarija nalagata močne omejitve za končno maso mlade zvezde. Na eni strani mora postopek akumulacije nekako premagati zunanji sevalni tlak, ki se poveča, po vžigu prvih jedrskih procesov (npr. Izgorevanje devterija / vodika) v notranjosti zvezde, ko se temperatura dvigne nad kritično vrednost blizu 10 milijon stopinj.
Po drugi strani je rast zaradi trkov lahko učinkovita le v gostem okolju grozdnih zvezd, v katerem je zagotovljena razmeroma velika verjetnost za bližnja srečanja in trke zvezd.
Katera od teh dveh možnosti je potem bolj verjetna?
Množične zvezde se rodijo osamljene
Obstajajo trije dobri razlogi, da o zgodnjih fazah zvezd z veliko maso vemo tako malo:
Prvič, mesta tvorbe takšnih zvezd so na splošno veliko bolj oddaljena (na tisoče svetlobnih let) kot mesta tvorbe zvezd z nizko maso. To pomeni, da je na teh območjih veliko težje opazovati podrobnosti (pomanjkanje kotne ločljivosti).
Nato se v vseh fazah, tudi pri najzgodnejših (astronomi tukaj navajajo "protostarke"), zvezde z visoko maso razvijajo veliko hitreje kot zvezde z nizko maso. Zato je težje "ujeti" ogromne zvezde v kritičnih fazah zgodnje tvorbe.
Še huje je, da so mladi protostarki z veliko maso ponavadi zelo globoko vklenjeni v svoje natalne oblake in jih med (kratko) fazo v kratkem času optične valovne dolžine ne zaznajo. Preprosto ni dovolj časa, da se oblak razširi - ko se zavesa končno dvigne in omogoči pogled na novo zvezdo, je že mimo teh najzgodnejših faz.
Ali obstaja težava s temi težavami? "Da," pravi Dieter N? Rnberger iz ESO-Santiaga, "preprosto morate pogledati na pravem mestu in se spomniti Boba Dylana ...!". To je storil.
"Odgovor, prijatelj, piha veter ..."
Predstavljajte si, da bi bilo mogoče odgnati večino zatemnitvenega plina in prahu okoli teh veliko množičnih protostarjev! Tudi najmočnejša želja astronomov tega ne zmore, a na srečo obstajajo drugi, ki so v tem boljši!
Nekatere zvezde velike mase se tvorijo v sosednji grozdih vročih zvezd, tj. Poleg njihovih starejših bratov. Takšne že razvite vroče zvezde so bogat vir energijskih fotonov in proizvajajo močne zvezdne vetrove elementarnih delcev (kot je "sončni veter", vendar mnogokrat močnejši), ki vplivajo na okoliške medzvezdne oblake plina in prahu. Ta postopek lahko privede do delnega izhlapevanja in razpršitve teh oblakov, s tem pa "dvignemo zaveso" in si omogočimo neposreden pogled na mlade zvezde v tej regiji, tudi razmeroma množične v razmeroma zgodnji evolucijski fazi.
Regija NGC 3603
Takšni prostori so na voljo znotraj zvezdnega grozda NGC 3603 in zvezdastega območja, ki se nahaja na razdalji približno 22.000 svetlobnih let v spiralnem kraku Carine galaksije Mlečna pot.
NGC 3603 je ena izmed najbolj svetlečih, optično vidnih "HII-regij" (to je regij ioniziranega vodika - izgovarjajo "eitch-two") v naši galaksiji. V njenem središču je množica mladih, vročih in masivnih zvezd (vrste "OB") - to je največja gostota evoluiranih (vendar še vedno relativno mladih) zvezd z visoko maso, znanih v Mlečni poti, prim. ESO PR 16/99.
Te vroče zvezde pomembno vplivajo na okoliški plin in prah. Oddajajo ogromno energijskih fotonov, ki ionizirajo medzvezdni plin na tem območju. Poleg tega hitri zvezdni vetrovi s hitrostjo do nekaj sto km / sek vplivajo na, stisnejo in / ali razpršijo sosednje goste oblake, ki jih astronomi imenujejo "molekularne grude" zaradi vsebnosti kompleksnih molekul, veliko od teh "organskih" (z atomi ogljika)
IRS 9: "skrita" zveza naraščajočih masivnih zvezd
Ena od teh molekularnih grud, imenovana NGC 3603 MM 2, se nahaja približno 8,5 svetlobnih let južno od grozda NGC 3603, prim. PR fotografija 16a / 03. Nekaj zelo zakritih predmetov, imenovanih "NGC 3603 IRS 9", se nahaja na strani, ki je usmerjena proti grozdu. Sedanja, zelo podrobna preiskava je omogočila, da jih lahko označimo kot združitev izjemno mladih zvezdnih predmetov velike množice.
Predstavljajo edine trenutno znane primere visoko-masnih kolegov protostorov z nizko maso, ki jih zaznamo pri infrardečih valovnih dolžinah. Kar 2 truda je bilo potrebnega [2], da so razkrili njihove lastnosti z močnim arzenalom najsodobnejših instrumentov, ki delujejo na različnih valovnih dolžinah, od infrardečega do milimetrskega spektralnega območja.
Večspektralna opažanja IRS 9
Za začetek smo izvedli skoraj infrardeče slikanje z večnamenskim instrumentom ISAAC na 8,2-metrskem teleskopu VLT ANTU, prim. PR fotografija 16b / 03. To je omogočilo razlikovanje med zvezdami, ki so nepoštene članice grozda, in drugimi, ki so videti v tej smeri ("zvezde polja"). Izmeriti je bilo mogoče obseg grozda NGC 3603, za katerega je bilo ugotovljeno, da je približno 18 svetlobnih let ali 2,5-krat večji od predvidenih prej. Ta opažanja so tudi pokazala, da se prostorske porazdelitve zvezd z nizko in veliko maso razlikujejo, pri čemer so slednje bolj koncentrirane proti središču jedra gruče.
Milimetrska opažanja so bila izvedena s švedskim podmilimetrskim teleskopom (SEST) v Observatoriju La Silla. Obsežno kartiranje porazdelitve molekule CS je pokazalo strukturo in gibe gostega plina v velikanskem molekularnem oblaku, iz katerega izvirajo mlade zvezde v NGC 3603. Zaznanih je bilo 13 molekulskih grud in določene njihove velikosti, mase in gostote. Ta opažanja so tudi pokazala, da so intenzivno sevanje in močni zvezdni vetrovi iz vročih zvezd v osrednji grozdu "izklesali votlino" v molekularnem oblaku; ta sorazmerno prazna in pregledna regija zdaj meri približno 8 svetlobnih let.
Srednje infrardeče slikanje (pri valovnih dolžinah 11,9 in 18 mm) je bilo narejeno iz izbranih regij v NGC 3603 z instrumentom TIMMI 2, nameščenim na teleskopu 3,6 m ESO. To predstavlja prvo srednjo IR raziskovanje NGC 3603 z ločljivostjo ločljivosti in služi zlasti za prikaz porazdelitve toplega prahu v regiji. Raziskava jasno kaže na intenzivne procese tvorjenja zvezd. Zaznanih je bilo veliko različnih vrst predmetov, med njimi izredno vroče zvezde Wolf-Rayet in protostarki; skupno je bilo ugotovljenih 36 vira srednjega IR in 42 vozlov difuzne emisije. Na opazovanem območju najdemo, da je protostar IRS 9A najbolj svetlobni točkovni vir na obeh valovnih dolžinah; Drugi viri z oznako IRS 9B in IRS 9C v neposredni bližini sta prav tako zelo svetli na slikah TIMMI 2, kar še dodatno nakazuje, da je to mesto združenja protostarjev po svoje.
Zbirka kakovostnih slik območja IRS 9, prikazana na PR Photo 16b / 03, je primerna za raziskovanje narave in evolucijskega stanja visoko zakritih objektov, ki se nahajajo tam, IRS 9A-C. Nahajajo se ob boku masivnega molekularnega oblačnega jedra NGC 3603 MM 2, ki se sooča z osrednjo skupino mladih zvezd (PR Photo 16a / 03) in so bili očitno šele pred kratkim "osvobojeni" iz večine svojega natalnega plina in prahu. zvezdni vetrovi in energijsko sevanje bližnjih grozdnih zvezd velike mase.
Združeni podatki vodijo k jasnemu zaključku: IRS 9A-C predstavlja najsvetlejše člane redkega združenja protostarkov, še vedno vdelanih v obodne ovojnice, vendar na območju neokrnjenega jedra molekularnega oblaka, ki je zdaj v veliki meri "brez piha" iz plina in prah. Vsebinska svetlost teh novonastalih zvezd je impresivna: 100.000, 1000 in 1000-krat večja kot Sonce za IRS 9A, IRS 9B in IRS 9C.
Njihova svetlost in infrardeče barve dajejo informacije o fizičnih lastnostih teh protostarjev. Astronomski so zelo mladi, verjetno stari manj kot 100.000 let. So že precej masivni, čeprav so več kot 10-krat težji od Sonca in še vedno rastejo - primerjava s trenutno najzanesljivejšimi teoretičnimi modeli kaže, da gradivo iz ovojnic pridobivajo s sorazmerno veliko do 1 maso Zemlje na dan, tj. masa Sonca v 1000 letih.
Ugotovitve kažejo, da so vsi trije protostarji obkroženi z razmeroma hladnim prahom (temperatura okoli 250 - 270 K ali od -20 ° C do 0 ° C). Njihove lastne temperature so precej visoke, od 20.000 do 22.000 stopinj.
Kaj nam povejo ogromni protostarji?
Dieter N? Rnberger je zadovoljen: "Zdaj imamo prepričljive argumente, da IRS 9A-C štejemo za nekakšno Rosetta Stones za naše razumevanje najzgodnejših faz nastajanja masivnih zvezd. Ne vem za nobene druge velike zvezne kandidate, ki so se odkrili v tako zgodnji evolucijski fazi - biti moramo hvaležni za zvezdne vetre na tem območju! Nova opazovanja blizu in srednjega infrardečega signala nam omogočajo prvi pogled v to izjemno zanimivo fazo evolucije zvezd. "
Ugotovitve kažejo, da merila (npr. Infrardeče barve), že določena za identifikacijo zelo mladih (ali proto-) zvezd z nizko maso, očitno veljajo tudi za zvezde z visoko maso. Poleg tega lahko IRS 9A-C z zanesljivimi vrednostmi njihove svetlosti (svetilnosti) in temperature služi za odločilne in preudarne preskusne primere za trenutno razpravljane modele tvorjenja zvezd z veliko maso, zlasti za modele akcesije v primerjavi s koagulacijskimi modeli.
Sedanji podatki so skladni z akrecijskimi modeli in v neposredni soseščini IRS 9A-C ni bilo najdenih predmetov vmesne svetilnosti / mase. Tako je vsaj za združenje IRS 9 scenarij povečevanja naklonjen scenariju trčenja.
Izvirni vir: ESO News Release
