Молодые звезды похожи на маленьких детей. Их энергия часто неукротима и может проявляться хаотично. Мы можем наблюдать необузданную энергию двух молодых звезд, расположенных примерно в 650 световых годах от нас: их мощные струи создают отчетливую форму песочных часов с вихрями газа и пыли.
Молодые звезды растут, поглощая окружающий газ и пыль. Со временем они могут становиться чрезвычайно массивными. Самые массивные известные нам звезды достигают 200 солнечных масс. Но поток вещества не является односторонним процессом. Вместо этого молодые протозвезды выбрасывают часть вещества обратно в космос в виде мощных струй.
На этом изображении космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) запечатлел объект, известный как Lynds 483 (L483). Lynds 483 — это плотное облако газа и пыли, в котором формируются новые звезды. В самом центре L483 скрыты две молодые протозвезды. Они слишком малы, чтобы их можно было разглядеть на этом снимке, но их влияние очевидно по тому, как они формируют свое окружение.
JWST — самый большой и мощный космический телескоп, когда-либо запущенный. Он способен наблюдать в более дальнем инфракрасном диапазоне, чем любые его предшественники, и обладает чрезвычайно высоким разрешением. Это означает, что, изучая объекты, уже наблюдавшиеся другими телескопами, он раскрывает еще больше деталей. То же самое справедливо и для Lynds 483.
L483 представляет собой плотное облако газа и пыли, которое не пропускает видимый свет, затрудняя наблюдения. Однако JWST был специально разработан для изучения таких объектов.
Все звезды, включая протозвезды, подобные тем, что находятся в L483, вращаются. Когда они притягивают газ и пыль, вокруг них формируется закрученный аккреционный диск. Однако не вся материя из этого околозвездного диска становится частью звезды. Часть вещества направляется к полюсам под воздействием мощных магнитных полей. В результате из полюсов звезд выбрасываются мощные протозвездные струи, достигающие скорости в несколько сотен километров в секунду.
Эти струи выбрасываются не непрерывно, а прерывисто, поскольку молодые звезды поглощают вещество неравномерно. На протяжении десятков тысяч лет они выбрасывали вещество как в узких быстрых струях, так и в более медленных потоках. Когда свежие выбросы сталкиваются с ранее извергнутым материалом, разница в скорости и плотности газа создает сгустки и вихри.
Эти облака газа, имеющие форму песочных часов, богаты химическими соединениями. Со временем в них происходят химические реакции, приводящие к образованию метанола, углекислого газа и других органических молекул. В исследовании 2019 года говорилось, что эти реакции в основном происходят в горячем корино — внутренней горячей области вокруг молодых звезд. Также было обнаружено, что сложные органические молекулы (COMs) формируются в «переходной зоне между внешним падающим и вращающимся газовым облаком и центробежным барьером — то есть в радиусе, где кинетическая энергия падающего вещества превращается в энергию вращения». В этой зоне центробежная сила становится достаточно сильной, чтобы противодействовать гравитационному притяжению.
Две протозвезды, ответственные за все это зрелищное и химически активное явление, находятся в самом центре формы песочных часов, скрытые в плотной непрозрачной полосе пыли. Над и под этим диском можно увидеть оранжевые конусы звездного света, проникающие сквозь менее плотную пыль.
Кроме того, имеется пара темных конусов, расположенных под углом 90 градусов к этим светлым конусам. Однако это не пустое пространство, а две противоположные области плотной пыли. Почти никакой свет не проходит через них, но даже здесь мощь телескопа Джеймса Уэбба проявляется: он способен различить тусклые, но видимые фоновые звезды за пределами L483.
В правом верхнем углу изображения заметная оранжевая дуга указывает на место ударной волны, где вытекающий газ и пыль из струй столкнулись с плотной областью в межзвездной среде.
Чуть ниже, в месте, где оранжевый цвет встречается с розовым, невероятная мощь JWST позволила обнаружить ранее невидимую деталь в L483. Этот запутанный узор из тонких, хрупких на вид нитей никогда раньше не наблюдался, и хаотичная структура этой области все еще требует объяснения.
Газ и пыль кажутся более плотными в нижней части изображения по сравнению с верхней. В пресс-релизе, сопровождающем изображение, нам предлагают: «Приблизьте, чтобы найти крошечные светло-фиолетовые столбы».
Этот увеличенный фрагмент изображения показывает нижнюю часть L483. Крошечные светло-фиолетовые столбы ориентированы по направлению к протозвездным струям. Они формируются из-за того, что газ и пыль здесь настолько плотные, что их не так легко развеять.
JWST ответил на некоторые из существующих вопросов астрономов, но также поставил новые. Однако многое в L483 все еще требует объяснения. Его форма частично симметрична, а частично асимметрична. Астрономы будут совместно изучать историю этого объекта, рассчитывать, сколько вещества выбросили звезды, а также определять, какие химические соединения были созданы и в каком количестве.
Протозвезды в L483 чрезвычайно молоды и не станут звездами главной последовательности еще миллионы лет. Когда они, наконец, начнут термоядерный синтез, их масса будет примерно такой же, как у Солнца. К тому моменту не останется ни песочных часов из газа и пыли, ни струй вещества. Эти выбросы расчистят окружающее пространство и прекратятся.
Однако часть газа и пыли сохранится в околозвездных дисках. Со временем в этих дисках, вероятно, сформируются планеты, но это произойдет лишь в далеком будущем.
К тому времени телескоп JWST будет лишь слабо вспоминаться, если вообще не будет забыт. Представьте, какие телескопы будут в нашем распоряжении, если человечество каким-то образом доживет до того момента.