Ученые из Университета Мэриленда создали первое изображение с высоким разрешением расширяющегося пузыря горячей плазмы и ионизированного газа, в котором рождаются звезды. Предыдущие изображения с низким разрешением не показали четкого вида пузыря или того, как он расширяется в окружающем газе.
Ученые использовали данные, собранные стратосферной обсерваторией SOFIA, для анализа одной из самых ярких и массивных областей звездообразования в галактике Млечный Путь. Их анализ показал, что один расширяющийся пузырь теплого газа окружает звездное скопление Вестерлунд 2, и опроверг предыдущие исследования, предполагающие, что могут быть два пузыря, окружающие данный кластер. Ученые также определили источник пузыря и энергию, управляющую его расширением. Их результаты были опубликованы 23 июня 2021 года в The Astrophysical Journal.
Когда образуются массивные звезды, они испускают гораздо более сильные выбросы протонов, электронов и атомов тяжелых металлов по сравнению с нашим Солнцем. Эти выбросы называются звездными ветрами, и экстремальные звездные ветры могут дуть и образовывать пузыри в облаках холодного плотного газа вокруг них. Мы наблюдали именно такой пузырь, сосредоточенный вокруг самого яркого звездного скопления в этой области галактики, и смогли измерить его радиус, массу и скорость, с которой он расширялся, - сказал Майтрайи Тивари, ведущий автор исследования.
Поверхности этих расширяющихся пузырей состоят из плотного ионизированного углеродного газа и образуют своего рода внешнюю оболочку вокруг них. Считается, что эти оболочки образуют звезды. Однако, как суп в кипящем котле, пузыри, окружающие эти звездные скопления, смешиваются с окружающими газовыми облаками, что затрудняет различение поверхностей отдельных пузырей.
Тивари и ее коллеги создали более четкую картину пузыря, окружающего Вестерлунд 2, путем измерения излучения, испускаемого скоплением в электромагнитном спектре, от высокоэнергетических рентгеновских лучей до низкоэнергетических радиоволн. Предыдущие исследования, основанные только на радио- и субмиллиметровых волнах, давали изображение с низким разрешением и не показывали пузырей. Одним из наиболее важных измерений была инфракрасная длина волны определенного иона углерода в оболочке пузыря.
Мы можем использовать спектроскопию, чтобы определить, насколько быстро этот углерод движется к нам или от нас. Этот метод использует эффект Доплера, - сказал Рэмси Карим, соавтор исследования.
Определив, движутся ли ионы углерода к Земле или от нее, и объединив эту информацию с измерениями остальной части электромагнитного спектра, Тивари и Карим смогли создать трехмерное изображение расширяющегося пузыря звездного ветра, окружающего Вестерлунд 2.
В дополнение к обнаружению единственного пузыря вокруг Вестерлунд 2 они обнаружили свидетельства нового звездообразования во внешней оболочке региона. Их анализ также предполагает, что, когда пузырь расширяется, он лопается с одной стороны, высвобождая горячую плазму и замедляя расширение оболочки, что могло произойти около миллиона лет назад. Однако затем, примерно 200 000 или 300 000 лет назад, в Вестерлунд 2 появилась еще одна яркая звезда, и ее энергия снова стимулировала расширение оболочки пузыря.
Мы увидели, что расширение пузыря, окружающего Вестерлунд 2, снова было ускорено ветром другой очень массивной звезды, и это снова начало процесс расширения и звездообразования. Это говорит о том, что звезды будут рождаться в этой оболочке еще долгое время, но по мере того, как это продолжается, новые звезды будут становиться все менее и менее массивными, - сказал Тивари.
Тивари и ее коллеги теперь применят этот новый метод к другим ярким звездным скоплениям и теплым газовым облакам, чтобы лучше понять эти области звездообразования в галактиках. Работа является частью многолетней программы FEEDBACK, поддерживаемой NASA.
Источник: UMD