Astronomowie obserwują osieroconą protogwiazdę

Astronomowie przeprowadzili imponujący zestaw obserwacji na wielu długościach fal tego samego układu, nazwanego kompleksem HH 24. W tym kompleksie znajdują się gwiazdy w trakcie narodzin i skutki ich gwałtownych interakcji między sobą, w tym wyrzucenie jednego z rodzeństwa. W sumie astronomowie wykorzystali sześć teleskopów do przeprowadzenia tych obserwacji, w tym Kosmiczny Teleskop Hubble’a, Bardzo Duży Układ i teleskop ALMA. Dzięki połączonej mocy wszystkich długości fal obserwacyjnych astronomowie mogli złożyć kompleksowy obraz kompleksu HH 24.

Rdzeniem kompleksu HH 24 jest gęsta chmura gazu i pyłu, w której znajduje się co najmniej siedem znanych obiektów. Obiekty te są małe, gorące i gęste, ale jeszcze nie osiągnęły etapu , w którym mogą łączyć wodór w swoich jądrach i stać się prawdziwymi gwiazdami. Jednak wydaje się, że ktoś znajduje się na skraju tego limitu i stanie się gwiazdą praktycznie każdego dnia. Ten nowy system siedmiu gwiazd nie jest jednak stabilny. Ze względu na swoje masy i orbity, są one skazane na gwałtowne interakcje ze sobą. W rzeczywistości astronomowie złapali jeden taki wyrzut na gorącym uczynku. Wyrzucony obiekt to niewiarygodnie mała protogwiazda, prawie na tyle mała, że ​​można ją uznać za brązowego karła. Obecnie oddala się od jądra układu protogwiazdowego z prędkością około 25 km/s, co oznacza, że ​​został osierocony około 5800 lat temu. W ciągu następnych kilku tysięcy lat prawdopodobnie dołączy do niego przynajmniej część jego rodzeństwa.

Wszelkiego rodzaju protogwiazdy są niezwykle gwałtowne podczas formowania. Materia wiruje w dół na protogwiazdy, budując ich masę, ale gdy protogwiazdy się nagrzewają, wchodzą w interakcję z tym samym otoczeniem. Ruch gazu i pyłu może tworzyć niezwykle silne pola elektryczne i magnetyczne. Pola te kierują następnie część gazu wokół gwiazdy, tworząc dżety . Podobny proces zachodzi wokół supermasywnych czarnych dziur, ale na znacznie większą skalę. W przypadku kompleksu HH 24 astronomowie zaobserwowali pięć cienkich, wąskich dżetów emanujących z centralnego jądra. Dżety te są otoczone liniami pola magnetycznego, które nadają im kształt. Wszystkie razem dżety rozciągają się na co najmniej pięć lat świetlnych od jądra.

Pośród całej tej przemocy jest też nadzieja dla planet. Astronomowie zaobserwowali małe dyski protoplanetarne wokół pięciu gwiazd, niektóre z nich z przerwami, co sugeruje obecność młodych formujących się planet. Jeśli te gwiazdy przetrwają gwałtowne interakcje, którym będą musiały stawić czoła w ciągu następnych kilku tysięcy lat, planety te mogą pozostać związane ze swoimi gwiazdami macierzystymi.

Webb odkrywa powstające gwiazdy w zakurzonych wstęgach gromady

NGC 346, jeden z najbardziej dynamicznych obszarów gwiazdotwórczych w pobliskich galaktykach, jest pełen tajemnic. NCG 346 znajduje się w Małym Obłoku Magellana (SMC), galaktyce karłowatej blisko naszej Drogi Mlecznej, która widoczna jest na południowej półkuli. SMC zawiera niższe stężenia pierwiastków cięższych niż wodór czy hel, które astronomowie nazywają metalami, w porównaniu z Drogą Mleczną. Ponieważ ziarna pyłu w kosmosie składają się głównie z metali, naukowcy spodziewali się, że będzie ich mało i że będą trudne do wykrycia. Nowe dane z Webba pokazują coś przeciwnego.

Astronomowie badali ten region, ponieważ warunki i ilość metali w SMC przypominają te obserwowane w galaktykach miliardy lat temu, w epoce we Wszechświecie znanej jako „kosmiczne południe”, kiedy formowanie się gwiazd było u szczytu. Około 2 do 3 miliardów lat po Wielkim Wybuchu galaktyki tworzyły gwiazdy w zawrotnym tempie. Fajerwerki formowania się gwiazd, które wtedy miały miejsce, nadal kształtują galaktyki, które widzimy wokół nas dzisiaj.

Galaktyka podczas kosmicznego południa nie miałaby jednej NGC 346, tak jak Mały Obłok Magellana; miałby tysiące regionów gwiazdotwórczych, takich jak ten. Ale nawet jeśli NGC 346 jest teraz jedyną masywną gromadą wściekle tworzącą gwiazdy w swojej galaktyce, daje nam to doskonałą okazję do zbadania warunków panujących w kosmiczne południe.powiedziała Margaret Meixner, astronom z Universities Space Research Association i główny badacz zespołu badawczego.

Obserwując protogwiazdy, które wciąż się formują, naukowcy mogą dowiedzieć się, czy proces powstawania gwiazd w SMC różni się od tego, który obserwujemy w naszej własnej Drodze Mlecznej. Poprzednie badania NGC 346 w podczerwieni koncentrowały się na protogwiazdach cięższych od około 5 do 8 mas Słońca.

Dzięki Webb’owi możemy sondować protogwiazdy o mniejszej wadze, tak małe jak jedna dziesiąta Słońca, aby sprawdzić, czy na ich proces formowania ma wpływ niższa zawartość metali.powiedziała Olivia Jones z United Kingdom Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, współbadacz programu.

Gdy gwiazdy się formują, gromadzą gaz i pył, które na zdjęciach Webba mogą wyglądać jak wstęgi z otaczającego je obłoku molekularnego. Materiał gromadzi się na dysku akrecyjnym, który zasila centralną protogwiazdę. Astronomowie wykryli gaz wokół protogwiazd w NGC 346, ale obserwacje Webba w bliskiej podczerwieni wskazują, że po raz pierwszy wykryli również pył w tych dyskach.

Widzimy elementy budulcowe, nie tylko gwiazd, ale potencjalnie także planet. A ponieważ Mały Obłok Magellana ma podobne środowisko do galaktyk podczas kosmicznego południa, możliwe jest, że skaliste planety mogły powstać we wszechświecie wcześniej niż myśleliśmy.powiedział Guido De Marchi z Europejskiej Agencji Kosmicznej, współbadacz w zespole badawczym.

Zespół posiada również obserwacje spektroskopowe z instrumentu Webba NIRSpec, które nadal analizuje. Oczekuje się, że dane te dostarczą nowych informacji na temat akrecji materii na poszczególnych protogwiazdach, a także środowiska bezpośrednio otaczającego protogwiazdę.

Hubble widzi kłębiący się kosmiczny obłok gdzie rodzą się nowe gwiazdy

Mały, gęsty obłok gazu i pyłu o nazwie CB 130-3 przesłania środek tego zdjęcia wykonanego przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a NASA/ESA. CB 130-3 to obiekt znany jako gęste jądro, zwarta aglomeracja gazu i pyłu. To szczególne, gęste jądro znajduje się w gwiazdozbiorze Węża i wydaje się falować przez pole gwiazd tła.

Gęste jądra, takie jak CB 130-3, są miejscami narodzin gwiazd i są przedmiotem szczególnego zainteresowania astronomów. Podczas zapadania się tych jąder w jednym miejscu może zgromadzić się masa wystarczająca do osiągnięcia temperatur i gęstości wymaganych do zainicjowania fuzji wodoru, oznaczającej narodziny nowej gwiazdy. Chociaż na tym zdjęciu może to nie być oczywiste, zwarty obiekt balansujący na krawędzi zostania pełnoprawną gwiazdą jest osadzony głęboko w CB 130-3.

Astronomowie wykorzystali kamerę szerokokątną Hubble’a, aby lepiej zrozumieć środowisko otaczające tę raczkującą gwiazdę. Jak widać na tym obrazku, gęstość CB 130-3 nie jest stała; zewnętrzne krawędzie chmury składają się tylko z cienkich pasm, podczas gdy w jej rdzeniu CB 130-3 całkowicie zasłania światło tła. Gaz i pył tworzący CB 130-3 wpływają nie tylko na jasność, ale także na widoczny kolor gwiazd tła, przy czym gwiazdy w kierunku centrum obłoku wydają się bardziej czerwone niż ich odpowiedniki na obrzeżach tego zdjęcia. Astronomowie wykorzystali Hubble’a do zmierzenia tego efektu zaczerwienienia i wykreślenia gęstości CB 130-3, dostarczając wglądu w wewnętrzną strukturę tego gwiezdnego żłobka.

Instrument NIRCam Webba pokazuje początek ewolucji protogwiazdy

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ujawnił nowe szczegóły otaczające ciemną chmurę L1527 i jej protogwiazdę. Żywe kolory mgławicy, widoczne tylko w świetle podczerwonym, pokazują, że protogwiazda jest w trakcie gromadzenia materii na drodze do stania się pełnoprawną gwiazdą.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA ujawnił niegdyś ukryte cechy protogwiazdy w ciemnym obłoku L1527, zapewniając wgląd w początki formowania się nowej gwiazdy. Te płonące chmury w obszarze gwiazdotwórczym Byka są widoczne tylko w świetle podczerwonym, co czyni go idealnym celem dla kamery bliskiej podczerwieni Webba (NIRCam). Sama protogwiazda jest ukryta w „szyi” tej klepsydry. Skierowany krawędzią dysk protoplanetarny jest widoczny jako ciemna linia biegnąca przez środek szyi. Światło z protogwiazdy przecieka powyżej i poniżej tego dysku, oświetlając puste przestrzenie w otaczającym je gazie i pyle. Najbardziej rozpowszechnione cechy tego regionu, obłoki w kolorze niebieskim i pomarańczowym na tym reprezentatywnym obrazie w podczerwieni, zarysowują puste przestrzenie utworzone, gdy materia odrywa się od protogwiazdy i zderza z otaczającą ją materią. Same kolory są spowodowane warstwami pyłu między Webbem a chmurami. Niebieskie obszary to miejsca, w których pył jest najcieńszy. Im grubsza warstwa pyłu, tym mniej niebieskiego światła może się wydostać, tworząc pomarańczowe kieszenie.

Webb ujawnia również włókna wodoru cząsteczkowego, które uległy wstrząsowi, gdy protogwiazda wyrzuca z siebie materię. Wstrząsy i turbulencje hamują powstawanie nowych gwiazd, które w innym przypadku powstałyby w całym obłoku. W rezultacie protogwiazda dominuje w przestrzeni kosmicznej, zabierając dla siebie większość materii. Pomimo chaosu, jaki powoduje L1527, ma tylko około 100 000 lat – stosunkowo młode ciało. Biorąc pod uwagę jej wiek i jasność w dalekiej podczerwieni obserwowanej przez takie misje jak Infrared Astronomical Satellite, L1527 jest uważana za protogwiazdę klasy 0, najwcześniejszy etap formowania się gwiazd. Takie protogwiazdy, które wciąż są otoczone ciemnym obłokiem pyłu i gazu, mają przed sobą długą drogę, zanim staną się pełnoprawnymi gwiazdami. L1527 nie generuje jeszcze własnej energii poprzez syntezę jądrową wodoru, co jest istotną cechą gwiazd. Jej kształt, choć w większości kulisty, jest również niestabilny, przybierając postać małej, gorącej i puszystej bryły gazu o masie od 20 do 40% masy naszego Słońca.

Gdy protogwiazda nadal gromadzi masę, jej jądro stopniowo się kurczy i zbliża do stabilnej fuzji jądrowej. Scena pokazana na tym obrazie pokazuje, że L1527 właśnie to robi. Otaczający ją obłok molekularny składa się z gęstego pyłu i gazu przyciąganego do centrum, w którym znajduje się protogwiazda. Gdy materiał opada, zawija się spiralnie wokół środka. Tworzy to gęsty dysk materii, znany jako dysk akrecyjny, który dostarcza materię do protogwiazdy. W miarę jak nabiera większej masy i dalej się kompresuje, temperatura jego jądra wzrośnie, ostatecznie osiągając próg rozpoczęcia syntezy jądrowej.

Dysk widoczny na zdjęciu jako ciemny pas przed jasnym środkiem ma rozmiary zbliżone do naszego Układu Słonecznego. Biorąc pod uwagę gęstość, nie jest niczym niezwykłym zlepianie się dużej części tego materiału – początki planet. Ostatecznie ten widok L1527 daje wgląd w to, jak nasze Słońce i Układ Słoneczny wyglądały w powijakach.