Gwiazdy podobne do Słońca rozpoczynają swoje życie jako chłodne, gęste jądra obłoków pyłowo-gazowych, które ulegają kolapsowi pod wpływem grawitacji aż do momentu rozpoczęcia w ich środku reakcji termojądrowych. Owe jądra obłoków często posiadają masę setki, a nawet tysiące razy większą od masy Słońca, a gęstość gazy jest tysiąckrotnie większa niż w typowej przestrzeni międzygwiezdnej (zazwyczaj jedna cząsteczka na centymetr kwadratowy).
Jak dotąd niewiele wiemy o samym procesie kolapsu – nie wiemy ile gwiazd powstaje z takiego kolapsu czy o czynnikach determinujących ich masę. Nie wiemy także jaka jest skala czasowa takiego kolapsu. Wszak materia może po prostu opadać ku środkowi jądra jednak w większości realistycznych scenariuszy takie opadanie jest utrudniane przez ciśnienie gorącego gazu, turbulencje, pola magnetyczne i różne kombinacje wszystkich tych czynników.
Astronomowie aktywnie badają te kwestie obserwując bardzo młode gwiazdy w trakcie ich powstawania. Niemniej jednak pył obecny w tych obłokach sprawia, że gwiazdy są niewidoczne w zakresie optycznym, i aby je obserwować trzeba skupić się na promieniowaniu podczerwonym, submilimetrowym czy radiowym. Na wczesnych etapach powstawania gwiazdy, taki swoisty embrion gwiezdny podgrzewa otaczający go pył do temperatur między 10 a 30 K, kiedy to wiatry gwiezdne i promieniowanie rozwiewają otaczającą ją materię i pozwalają ujrzeć nowonarodzoną gwiazdę. Andres Guzman i Howard Smith – astronomowie z CfA (Harvard) wraz ze współpracownikami zakończyli analizę 3246 jąder, w których powstają gwiazdy. Jest to jak dotąd największa przebadana próbka tego typu obiektów. Same chłodne jądra obłoków zostały odkryte w ramach przeglądu nieba w zakresie promieniowania submilimetrowego APEX. Następnie obserwowano w nich szesnaście submilimetrowych linii widmowych; informacje widmowe pozwoliły astronomom na określenie odległości do każdego obłoku, jak również na zbadanie ich składu chemicznego i ruchu gazu w ich wnętrzach. Nowy artykuł naukowy łączy te wyniki z pomiarami w dalekiej podczerwieni wykonanymi w ramach przeglądu nieba za pomocą Kosmicznego Obserwatorium Herschel. Dane z Herschela pozwoliły naukowcom na obliczenie gęstości, masy i temperatury pyłu w każdym obłoku; obszerny zestaw danych umożliwił wykonanie porównań statystycznych między obłokami.
Źródła promieniowania w próbce można podzielić na cztery kategorie: spokojne zagęszczenia – o najniższej temperaturze (16.8K) i najsłabszej emisji w podczerwieni, zagęszczenia protogwiezdne – które są źródłami z najmłodszymi identyfikowalnymi obiektami gwiezdnymi, regiony zjonizowanego wodory – które są jądrami, w których gwiazdy zjonizowały część otaczającego je gazu, oraz jądra foto-dysocjacyjne – najgorętsze ze wszystkich, gdzie temperatura pyłu osiąga 28K i które są bardziej odewoluowanymi i jaśniejszymi obiektami od jąder zjonizowanego wodoru. Mimo, że te grupy niejako nakładają się na siebie w zakresie poszczególnych właściwości, duża próbka umożliwiła naukowcom określenie, że w spokojnych zagęszczeniach temperatura pyłu wzrasta ku zewnętrznym obszarom, podczas gdy temperatury w jądrach protogwiezdnych i jądrach zjonizowanego wodoru wzrasta wraz ze zbliżaniem się do wnętrza – co zgadza się z przewidywaniami, że są one ogrzewane od środka. Jądra zjonizowanego wodoru także charakteryzują się szybszym wzrostem gęstości pyłu niż jądra spokojne. Badanie pozwoliło także na zidentyfikowanie populacji szczególnie chłodnych i ciemnych w podczerwieni obiektów, które prawdopodobnie wciąż są w stadium kontrakcji lub z jakiegoś powodu proces formowania gwiazd został w nich przerwany. Nowy artykuł i dołączony do niego katalog obiektów to dopiero początek – teraz po dokładnym scharakteryzowaniu pyłu we wszystkich tych obiektach astronomowie mogą powiązać skład chemiczny z temperaturą pyłu i badać podgrupy, które mogą prowadzić do powstawania obiektów o różnych masach.
Więcej informacji:
- artykuł naukowy: http://arxiv.org/abs/1511.00762
Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics / phys.org