С помощью космических телескопов Хаббл и Джеймс Уэбб астрономы изучили тысячи молодых звёздных скоплений в четырёх близких галактиках: M51, M83, NGC 628 и NGC 4449. Такая большая выборка помогает лучше понять, как рождаются и развиваются звёздные скопления и какую роль они играют в эволюции галактик.
Звёзды не рождаются поодиночке - они формируются группами. Всё начинается с гигантских газопылевых облаков, которые сжимаются под действием гравитации. Но по мере появления всё большего числа звёзд ситуация быстро меняется. Мощный звёздный ветер, интенсивное ультрафиолетовое излучение и взрывы сверхновых довольно быстро разгоняют окружающий газ. В итоге облако разрушается, и формирование новых звёзд прекращается. Фактически большая часть газа в галактике так и не используется для образования звёзд.
Но от чего зависит скорость этого процесса? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи проанализировали почти 9000 скоплений на разных стадиях эволюции. Часть из них ещё скрыта внутри газопылевых облаков, часть уже частично рассеяла их, а некоторые полностью вышли из своих “колыбелей” и стали заметны в оптическом диапазоне. Здесь особенно важна совместная работа телескопов: Джеймс Уэбб позволяет заглянуть внутрь пылевых облаков в инфракрасном диапазоне, а Хаббл наблюдает уже “расчищенные” скопления.
Наблюдения показали, что чем массивнее звёздное скопление, тем быстрее оно “очищает” своё родительское облако. Самые массивные скопления справляются с этим примерно за 5 миллионов лет, тогда как менее массивным требуется около 7-8 миллионов лет.
Эти результаты важны не только для понимания звездообразования. Они помогают лучше описать эволюцию галактик в целом. Массивные скопления после рассеивания газа начинают активно излучать в ультрафиолете и влияют на соседние области звездообразования. Это определяет, как газ перераспределяется внутри галактики и где в дальнейшем будут возникать новые звёзды.
Есть и ещё одно важное следствие. Скорость “очистки” вещества в скоплении влияет на формирование планет. Вокруг молодых звёзд существуют протопланетные диски, из которых возникают планеты. Если газ исчезает слишком быстро, эти диски раньше подвергаются воздействию жёсткого ультрафиолетового излучения соседних звёзд. В таких условиях у них остаётся меньше времени накопить вещество, а значит, снижаются шансы на формирование планет.