Tajemniczy obłok w pobliżu centrum galaktyki może być bogatszy w młode gwiazdy, niż wcześniej sądzono

Grupa badawcza kierowana przez Instytut Astronomii im. Maxa Plancka znalazła dowody na istnienie młodej gromady gwiazd w obłoku znanym jako Cegła. Ta chmura w pobliżu centrum galaktyki wydawała się do tej pory niezwykle cicha, jeśli chodzi o formowanie się gwiazd. Nowe odkrycie wynika z łukowatej struktury częściowej, której charakterystyka odpowiada strukturze rozszerzającej się. Autorzy odnoszą to do bańki gorącego gazu wytworzonej przez wiatry młodej, masywnej gwiazdy. Ponieważ masywne gwiazdy rzadko powstają w odosobnieniu, bąbel może wskazywać na obecność młodej gromady gwiazd obejmującej kilkaset mas Słońca.

Gwiazdy tworzą się w gęstych obszarach w obłokach gazu i pyłu. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli obłok jest wystarczająco gęsty, w pewnym momencie pojawią się gwiazdy. Jednak ta ogólna zasada nie wydaje się dotyczyć w całości obszaru wokół centrum Drogi Mlecznej. Centralna Strefa Molekularna (CMZ, angielski dla centralny region molekularny), kompleks gazowy o średnicy od 1000 do 2000 lat świetlnych wokół centrum Galaktyki, zawierający jedne z najgęstszych i największych znanych obłoków gazu w Drodze Mlecznej. Poza kilkoma wyjątkowo masywnymi gromadami gwiazd, wiele z tych obłoków wykazuje zaskakująco mało dowodów na rozległą aktywność gwiazdotwórczą.

Aby zbadać tę pozorną rozbieżność, zespół kierowany przez Jonathana Henshawa z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka (MPIA) w Heidelbergu zbadał jeden z najbardziej tajemniczych obłoków CMZ – tak zwaną „cegłę”. Słynie z dużej gęstości i masy odpowiadającej około 100 000 słońc. Wydaje się jednak, że wytwarza stosunkowo niewiele gwiazd.

„Podczas badania ruchu gazu w cegłach szczególnie wyróżnia się jeden składnik” — mówi Henshaw. Jest głównym autorem głównego artykułu, który ukazał się w: Comiesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego został opublikowany. „Ta infrastruktura, która jest ograniczona do wąskiego zakresu prędkości, przypomina łuk w kształcie półksiężyca” – dodaje naukowiec.

Takie łuki zostały odkryte w rejonach formowania się masywnych gwiazd i mogą przedstawiać materię uniesioną przez rozszerzającą się otoczkę gazu. Masywne gwiazdy dodają energii i rozpędu swojemu otoczeniu, które działa jak siła napędowa ekspansji. Opierając się na tym założeniu, grupa badawcza określiła średnicę otoczki na 8,5 roku świetlnego i prędkość rozszerzania się około pięciu kilometrów na sekundę. Śledząc ten ruch aż do jego pochodzenia, astronomowie datują początek ekspansji na kilkaset tysięcy lat temu. Biorąc pod uwagę typowe skale czasowe zjawisk kosmicznych, to tylko mgnienie oka.

Co ciekawe, Jonathan Henshaw i współpracownicy odkryli również, że emisje zjonizowanego gazu pokrywają się z wnęką w łuku. Ten gaz, który został wykryty przez emisję radiową, ma prędkość odpowiadającą ruchowi łuku, co wskazuje na bezpośredni związek między gorącymi zjonizowanymi i zimnymi gazami molekularnymi.

„Zbadaliśmy kilka potencjalnych scenariuszy rozszerzania się otoczki, która tworzy łuk”, kontynuuje Henshaw, „kiedy porównaliśmy przewidywania teoretyczne z naszymi obserwacjami, odkryliśmy, że wiatry pochodzące z gwiazdy o masie około 20 mas Słońca prawdopodobnie będą dominującym mechanizmem”.

Ogólnie rzecz biorąc, jak dotąd najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem pochodzenia łuku jest idea rozszerzającego się bąbla gorącego gazu wypychanego przez wiatr z masywnej gwiazdy, która uformowała się wewnątrz cegieł. Ten wynik stawia pozornie obojętne cegły w zupełnie nowym świetle. Masywne gwiazdy rzadko powstają w odosobnieniu. Zwykle jest to znak całej grupy młodych gwiazd o różnych masach. Jeśli tak jest w przypadku modułu budowania, możesz być bardziej aktywny niż wcześniej zakładano.

Aby oszacować masę podejrzanej grupy gwiazd, astronomowie przeprowadzili symulację 10 000 gromad gwiazd. Analiza statystyczna tych gromad, w których największe gwiazdy mają masę od 16 do 20 mas Słońca, wskazuje na zakres mas od 400 do 700 mas Słońca. Autorzy artykułu o badaniach nad rdzeniem wykazali również, że przy obecnie dostępnych narzędziach takie gromady mogą być łatwo ukryte w mieszaninie wielu gwiazd obserwowanych w kierunku centrum galaktyki oraz przez gaz i pył ingerujące w te gwiazdy.

Aby lepiej poznać gwiazdy wewnątrz cegieł, astronomowie mają nadzieję nabyć Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba, który ma zostać wystrzelony w kosmos w 2021 roku. Jego wyniki pomogą Ci zidentyfikować gromady gwiazd w cegłach i być może znaleźć przyczyna powstania łuku.

Podstawowe informacje

Zespół składa się z JD Henshaw (Instytut Astronomii im. Maxa Plancka, Heidelberg, Niemcy) [MPIA]), M.R. Krumholz (MPIA; Australian National University, Canberra, Australia; ARC Center of Excellence for Astronomy in Three Dimensions, Canberra, Australia; ZAH, University of Heidelberg, Niemcy), NU Butterfield (Villanova University, USA), c. Dublin Institute for Advanced Study, Irlandia), prof. Ginsburg (Uniwersytet Florydy, Gainesville, USA) [UFL]), TJ Haworth (Queen Mary University of London, UK), F. Nogueras-Lara (MPIA), AT Barnes (Universität Bonn, Deutschland), SN Longmore (University of Liverpool John Moores, UK), J. Bally (University of Kolorado, USA), JMD Kruijssen (ARI, Universität Heidelberg, Deutschland), EAC Mills (University of Kansas, Lawrence, USA), H. Beuther (MPIA), DL Walker (University of Connecticut, Storrs, USA) [UCONN]), C. Battersby (UCONN), A. Bulatek (UFL), T. Henning (MPIA) i J. Ott (National Observatory for Radio Astronomy, Socorro, USA; New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, USA) oraz JD Soler (MPIA; Instytut Astrofizyki i Nauk Planetarnych, Narodowy Instytut Astrofizyki, Rzym, Włochy).

MN