Астрономи з різних країн світу створили перші докладні мапи великих щільних газових хмар в галактиках. У таких хмарах формуються зорі. Результати обстеження 90 сусідніх галактик свідчать про те, що наше розуміння формування зір неповне.
Науковці, які входять до складу міжнародної колаборації «Фізика з високою кутовою роздільною здатністю в сусідніх галактиках» (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies, PHANGS), використовували кілька інструментів, зокрема Велику міліметрову/субміліметрову антену Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) в Чилі, для спостереження галактик усіх форм і розмірів у сусідньому Всесвіті в яких утворюються зорі. На підставі даних, отриманих протягом п’яти років спостережень, з безпрецедентним рівнем охоплення та роздільною здатністю вивчено властивості 40000 молекулярних хмар.
Молекулярні хмари — це ділянки щільного газу та пилу в яких народжуються зорі. В таких ділянках космічного простору, які часто називають зоряними розсадниками, протягом мільйонів років їхнього існування можуть утворюватися десятки тисяч зір. Раніше астрономи вважали, що всі молекулярні хмари однакові, але це нове дослідження показало: характеристики хмар можуть змінюватися залежно від їхнього розташування в материнській галактиці.
«Це важливо, бо якщо молекулярні хмари систематично змінюватимуться, то процес формування зір в них також, ймовірно, буде залежати від того, де вони містяться», — сказала співробітник PHANGS Енні Гьюз (Annie Hughes) з французького Науково-дослідного інституту астрофізики та планетології під час прес-конференції 8 червня поточного року, що відбулася в рамках віртуального літнього з’їзду Американського астрономічного товариства (American Astronomical Society).
Зображення 20 із 90 сусідніх галактик, які колаборація «Фізика з високою кутовою роздільною здатністю в сусідніх галактиках» (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies, PHANGS) спостерігала за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA).
Фото з сайту https://skyandtelescope.org.
Монооксид вуглецю в молекулярних хмарах
Астрономи з філії проєкту PHANGS-ALMA роблять мапи галактик з використанням даних спостережень випромінювання від молекул оксиду вуглецю (CO). «Це наш основний спосіб простежити за холодним щільним молекулярним газом, з якого, згідно з нашими нинішніми уявленнями, формуються всі зорі в локальному Всесвіті», — сказав Адам Лерой (Adam Leroy), співробітник Університет штату Огайо, під час своєї презентації 7 червня на тому ж з’їзді.
Просторова роздільна здатність ALMA дає змогу спостерігати структури в масштабі порядку 300 світлових років, що, як виявляється, становить приблизний розмір окремої хмари. Такі дані є значним покращенням минулих спостережень, бо раніше вдалося добре вивчити хмари лише в кількох сусідніх галактиках.
Дані CO показують, що маса, густина речовини і турбулентність хмари залежить від її місцевого середовища. Хмари, виявлені ближче до центра галактики, зазвичай, більш турбулентні й щільніші, ніж ті, що лежать в околицях галактичних рукавів. «Ці варіації, здається, пов’язані зі змінами у процесі зореутворення та еволюції цих хмар. Вони настійно вказують на те, що утворення зір не відбувається в галактиці повсюдно однаково», — зазначила Гьюз.
Що це означає з огляду на утворення зір?
Причини такого різноманіття залежать як від великих, так і дрібних факторів. Поєднання даних спостережень за CO зі спостереженнями за старими зорями вказує на те, що газ у хмарі, здається, скупчується зважаючи на загальну зоряну структуру галактики, заявила учасник колаборації Шарон Мейдт (Sharon Meidt) з Університету Гента в Бельгії під час презентації 9 червня. Ця кореляція є дивною, пояснила вона, адже астрономи очікували, що в масштабі окремої хмари важливими є лише процеси, які відбувається всередині газу.
Маса та щільність окремої хмари можуть змінюватися, адже упродовж певного часу її речовина стає матеріалом для нових зір. Однак взаємозв’язок між молекулярними хмарами та утворенням зір не однозначний — більш масивна хмара не обов’язково утворює більше зір. Дослідження показали: молекулярні хмари неефективні при формуванні зір. Вони витрачають лише один відсоток від загальної маси свого газу на зорі. Сучасні теорії вказують: турбулентність всередині хмари має спричиняти народження більшої кількості зір. Однак результати PHANGS вказують на протилежне, зазначив учасник колаборації Діас Утомо (Dyas Utomo) з американської Національної радіоастрономічної обсерваторії у своїй промові 9 червня. Деякі інші невидимі фактори, такі як кількість щільного газу в хмарі, мають впливати на процес зореутворення.
Що стосується майбутнього, колаборація PHANGS хотіла б розглянути інші молекули, що простежують щільні вузли в молекулярних хмарах, з яких походять зорі. Нині ці процеси астрономи досліджують в іншому варіанті проєкту PHANGS, використовуючи для цього Космічний телескоп імені Габбла та Дуже великий телескоп в Чилі. За допомогою цих телескопів спостерігають ті самі 90 галактик. Учасники колаборації PHANGS мають надію, що такі спостереження допоможуть з’ясувати особливості того, як швидко та ефективно формуються зорі в різних середовищах.
Дані колаборації PHANGS відкриті для наукової спільноти, а тому Лерой очікує, що до понад 30 статей, які вже опубліковано, буде додано ще багато інших.
За інф. з сайту https://skyandtelescope.org підготував Іван Крячко
