Prenatalne skanowanie przez ALMA ujawniło embrion monstrualnej gwiazdy

Ciemny obłok SDC 335.579-0.292
Ciemny obłok SDC 335.579-0.292, w którym tworzy się olbrzymia gwiazda. Obserwacje z ALMA nałożone na zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Spitzera.
ALMA (ESO/NRAJ/NRAO)/NASA/Spitzer/JPL-Caltech/GLIMPSE

Nowe obserwacje wykorzystujące Atacama Large Millimeter/submillimeter array (ALMA) dały astronomom najlepszy jak dotąd wgląd na monstrualną gwiazdę będącą w trakcie procesu formowania się z ciemnego obłoku. Odnaleziono gwiezdne łono o masie 500 razy większej niż słoneczna – największe zaobserwowane w Drodze Mlecznej – które cały czas rośnie. Gwiazdowy embrion wewnątrz obłoku żarłocznie pożywia się materią, która spada do wewnątrz. Obłok powinien doprowadzić do narodzin bardzo jasnej gwiazdy o masie do 100 mas Słońca.

Najmasywniejsze i najjaśniejsze gwiazdy w galaktyce powstają w chłodnych i ciemnych obłokach, ale procesy te pozostają ukryte w pyle i ciągle stanowią zagadkę [1]. Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał ALMA do wykonania mikrofalowego skanu prenatalnego, aby uzyskać lepszy wgląd w powstawanie jednej z monstrualnych gwiazd, która znajduje się 11 000 lat świetlnych od nas w obłoku znanym jako Spitzer Dark Cloud (SDC) 335.579-0.292.

Istnieją dwie teoria na temat powstawania najbardziej masywnych gwiazd. Jedna sugeruje, że macierzyste ciemne obłoki ulegają fragmentacji, tworząc kilka mniejszych rdzeni, kolapsujących następnie samodzielnie aż do ostatecznego utworzenia gwiazdy. Druga jest bardziej dramatyczna: cały obłok rozpoczyna zapadanie się  do wewnątrz, materia przemieszcza się w kierunku centrum obłoku i formuje tam jeden lub więcej behemotów. Zespól kierowany przez Nicolasa Peretto z CEA/AIM Paris-Saclay w Francji oraz z Cardiff University w Wielkiej Brytanii stwierdził, że ALMA jest idealnym narzędziem, które pomoże w określeniu co naprawdę się dzieje w takim obłoku.

SDC335.579-0.292 był początkowo znany jako środowisko ciemnych, gęstych włókien gazu i pyłu, dzięki obserwacjom za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera (należącego do NASA) oraz Kosmicznego Obserwatorium Herschela (którego właścicielem jest ESA). Zespół wykorzystał unikalną czułość ALMA do szczegółowego wejrzenia w ilość pyłu oraz uchy gazu przemieszczającego się wewnątrz ciemnego obłoku. Naukowcom udało się znaleźć prawdziwe monstrum.

„Niezwykłe obserwacje z ALMA pozwoliły nam uzyskać pierwszy prawdziwie głęboki wgląd w to, co dzieje się wewnątrz obłoku.” mówi Peretto. „Chcieliśmy zobaczyć w jaki sposób monstrualne gwiazdy powstają i zwiększają swoje rozmiary i udało nam się osiągnąć ten cel! Jedno ze źródeł, które znaleźliśmy, jest absolutnym olbrzymem – największym jądrem protogwiazdowym dostrzeżonym w Drodze Mlecznej.”

Jądro – łono z gwiazdowym embrionem – ma ponad 500 razy większą masę niż nasze Słońce [2]. Obserwacje ALMA pokazują, że znacznie więcej materii przez cały czas porusza się do środka nadal zwiększając masę obiektu. Materia ta w końcu zapadnie się tworząc młodą gwiazdę nawet 100 razy masywniejszą niż nasza rodzima – bardzo rzadkiego potwora.

„Nawet jeśli wierzyliśmy, że obszar ten jest dobrym kandydatem na masywny obłok gwiazdotwórczy, nie spodziewaliśmy się aż tak masywnego gwiezdnego embriona w jego centrum” mówi Peretto. „Obiekt ten powinien uformować gwiazdę, która będzie mieć do 100 razy większą masę niż Słońce. Zaledwie około jedna na dziesięć tysięcy gwiazd w Drodze Mlecznej osiąga taką masę!”

„Gwiazdy te nie tylko są rzadkie, ale ich narodziny są ekstremalnie szybkie, a ich dzieciństwo krótkie, więc odnalezienie tego rodzaju  masywnego obiektu we wczesnym stadium ewolucji jest spektakularnym wynikiem” dodaje Gary Fuller, członek zespołu z University of Manchester w Wielkiej Brytanii.

Inny członek zespołu, Ana Duarte Cabral z Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux we Francji, podkreśla, że „obserwacje ALMA ukazują spektakularne detale ruchów włóknistej sieci pyłu i gazu, a olbrzymie ilości gazu poruszają się do zwartego, centralnego rejonu”. Jest to silne wsparcie dla teorii globalnego kolapsu przy powstawaniu masywnych gwiazd, w przeciwieństwie do fragmentacji obłoku.

Obserwacje stanowiły część wczesnej fazy naukowej ALMA i używały jedynie ćwierci pełnej sieci anten. „Udało nam się uzyskać bardzo szczegółowe obserwacje korzystając jedynie z ułamka ostatecznego potencjału ALMA” podsumowuje Peretto. „ALMA na pewno zrewolucjonizuje naszą wiedzę na temat powstawania gwiazd, rozwiązując niektóre z aktualnych problemów i z pewnością nasuwając nowe.”

Uwagi

[1] Astronomowie używają określenia „gwiazda masywna” dla obiektów około dziesięć i więcej razy bardziej masywnych niż Słońce. Termin odnosi się do masy gwiazdy, a nie do jej rozmiarów.

[2] W tym obszarze gwiazdotwórczym powstaje wiele gwiazd. Jądro o 500 masach Słońca jest najmasywniejszym z kilku na tym obszarze.

Więcej informacji

Międzynarodowy kompleks astronomiczny ALMA działa w ramach partnerstwa pomiędzy Europą, Ameryką Północną i Azją Wschodnią, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana w Europie przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), w Ameryce Północnej przez U.S. National Science Foundation (NSF), we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Tajwan (NSC), a w Azji Wschodniej przez National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Academia Sinica (AS) in Taiwan. Konstrukcja i użytkowanie ALMA w imieniu Europy jest kierowane przez ESO, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

Wyniki badań opublikowano w artykule pt. “Global collapse of molecular clouds as a formation mechanism for the most massive stars”, który ukaże się w Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: N. Peretto (CEA/AIM Paris Saclay, Francja; University of Cardiff, Wielka Brytania), G. A. Fuller (University of Manchester, Wielka Brytania; Jodrell Bank Centre for Astrophysics oraz UK ALMA Regional Centre Node), A. Duarte-Cabral (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Francja), A. Avison (University of Manchester, Wielka Brytania; UK ALMA Regional Centre node), P. Hennebelle (CEA/AIM Paris Saclay, Francja), J. E. Pineda (University of Manchester, Wielka Brytania; UK ALMA Regional Centre node; ESO, Garching, Niemcy), Ph. André (CEA/AIM Paris Saclay, Francja), S. Bontemps (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Francja), F. Motte (CEA/AIM Paris Saclay, Francja), N. Schneider (LAB, OASU, Université de Bordeaux, CNRS, Francja) oraz S. Molinari (INAF, Rome, Włochy).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 2246