Tajemnica powstawania gwiazd odkryta w sercach obłoków molekularnych

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył tajemniczą formację gwiazd na dalekim krańcu galaktyki M83.

W badaniach wykorzystano kilka instrumentów, w tym Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) i Green Bank Telescope (GBT) z NRAO, a także Teleskop Subaru i Galaxy Evolution Explorer (GALEX).

Zazwyczaj nowe gwiazdy powstają w wyniku kurczenia się rozproszonego gazu atomowego do skupisk gazu molekularnego, znanych jako obłoki molekularne. Jądra tych obłoków, charakteryzujące się dużą gęstością, wyzwalają proces formowania się gwiazd. Ten proces zachodzi głównie w wewnętrznych częściach galaktyk, jednak staje się coraz rzadszy w kierunku ku im obrzeżom.

Mónica Rubio, astronom z Uniwersytetu Chilijskiego i członek zespołu badawczego uważa, że ekscytujące jest odkrycie tego młodego obłoku molekularnego tak daleko od optycznej krawędzi M83 i wystawionego na wysokie pole promieniowania UV. Wyjaśnia dalej, że bezprecedensowa czułość i zdolność rozdzielcza ALMA umożliwiły to odkrycie. Pokazuje ono, że te obłoki molekularne nie są rozdzielane przy rozdzielczości 6 pikseli. Są one nawet mniejsze! To wspaniałe.

Na dalekich obrzeżach wielu galaktyk istnieje zaskakująco spora liczba bardzo młodych gwiazd, jednak naukowcy mieli dotąd trudności ze zrozumieniem, jak i dlaczego te gwiazdy powstały, ponieważ nie byli w stanie zlokalizować miejsc ich formowania się. Badania wykazały istnienie 23 obłoków molekularnych, które prezentują inny sposób formowania się gwiazd. Duże masy tych obłoków nie były widoczne jako „normalne” obłoki molekularne – obserwowano jedynie ich gęste jądra, z których powstawały gwiazdy, czyli „serca” obłoków. To odkrycie stanowi istotną wskazówkę do zrozumienia procesów fizycznych, które zazwyczaj prowadzą do powstawania gwiazd.

Formowanie się gwiazd na obrzeżach galaktyk było długo utrzymującą się tajemnicą od czasu ich odkrycia przez satelitę GALEX 18 lat temu – powiedział astronom Jin Koda z Uniwersytetu Stony Brook, który kierował tymi badaniami. Wcześniejsze próby zlokalizowania obłoków molekularnych w tym środowisku okazały się bezowocne. David Thilker z Johnas Hopkins University, który pierwotnie odkrył aktywność gwiazdotwórczą na obrzeżach M83 i innych galaktyk, skomentował: Jest satysfakcjonujące, że poszukiwania gęstych obłoków związanych z zewnętrznym dyskiem w końcu przyniosły rezultaty, ujawniając charakterystyczny, inny obserwacyjny ślad dla obłoków molekularnych.

Odkrycie tych obłoków molekularnych ujawniło też ich związek z rozległym rezerwuarem rozproszonego gazu atomowego, co stanowi kolejny przełom w badaniach. Zazwyczaj gaz atomowy kondensuje się w gęste obłoki molekularne, gdzie tworzą się jeszcze gęstsze jądra, w efekcie formując gwiazdy. Proces ten zachodzi nawet na obrzeżach galaktyk, jednak konwersja tego gazu atomowego w obłoki molekularne nie była oczywista z powodów, które nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione.

Amanda Lee, studentka z zespołu badawczego Kody, przetworzyła dane z GBT i VLA, doprowadzając do odkrycia rezerwuaru gazu atomowego na obrzeżach galaktyki. Nadal nie rozumiemy, dlaczego ten gaz atomowy nie przekształca się skutecznie w gęste obłoki molekularne i nie tworzy gwiazd. Jak to często bywa w astronomii, poszukiwanie odpowiedzi na jedną zagadkę może prowadzić do kolejnej. To właśnie dlatego badania w astronomii są tak ekscytujące – dodała Lee.

Thilker podsumowuje: Jestem podekscytowany, widząc, że ta nowa możliwość jest szerzej wykorzystywana w środowisku zewnętrznego dysku, aby uzyskać głębszy wgląd w procesy fizyczne kluczowe dla odwróconego wzrostu galaktyk, które wciąż zachodzą w obecnej kosmicznej epoce.

Kiedy zaczynałam, nie wiedziałam, jaką rolę odegra moja praca. Bardzo ciekawe było obserwowanie, jak przyczynia się ona do szerszego obrazu powstawania gwiazd – powiedziała Lee.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

• Mystery of Star Formation Revealed by Hearts of Molecular Clouds

Źródło: ALMA

Na ilustracji: Badania na dalekim krańcu galaktyki M83 ujawniają niezwykłe procesy powstawanie gwiazd w ekstremalnych warunkach. Obszar ten, zaznaczony na żółto, jest pokazany w danych z kilku różnych instrumentów. To od lewej do prawej: obraz optyczny z CTIO, obraz ultrafioletowy z GALEX, obraz w HI na 21cm z interferometru radiowego VLA i GBT oraz w paśmie CO(3-2) z sieci ALMA. Na tym ostatnim zdjęciu pokazane są gwiazdotwórcze „serca” obłoków molekularnych, zaznaczone białym kółkiem. Źródło: J. Koda i inni