Образование звёзд из пылевых облаков можно увидеть на 3D модели

19:35 19/05/2022
Комментарии 0 👁 391

Используя десятки тысяч звезд, наблюдаемых космическим зондом Gaia, астрономы из MPIA и Chalmers выявили трехмерные формы двух крупных звездообразующих молекулярных облаков – Калифорнийского облака и Облака Ориона A. На обычных двухмерных изображениях они выглядят одинаково структурированными, содержащими нити пыли и газа со схожей плотностью. Однако в 3D они выглядят совершенно по-разному. На самом деле, их плотность гораздо больше отличается, чем можно предположить по изображениям, спроецированным на плоскость неба. Этот результат позволяет решить давнюю загадку, почему эти два облака формируют звезды с разной скоростью.

Космические облака газа и пыли являются местом рождения звезд. Точнее, звезды формируются в самых плотных скоплениях такого материала. Температура падает почти до абсолютного нуля, и плотно упакованный газ разрушается под собственным весом, образуя в итоге звезду. «Плотность – количество материи, сжатой в данном объеме, – одно из важнейших свойств, определяющих эффективность звездообразования», – говорит Сара Резаи Хошбахт. Она астроном из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, Германия.

В ходе эксперимента, описанном в этой статье, Сара Резаи Хошбахт и ее соавтор Йоуни Кайнулайнен применили метод, позволяющий реконструировать трехмерную морфологию молекулярных облаков, к двум гигантским звездообразующим облакам. Кайнулайнен – ученый из Технологического университета Чалмерса в Гетеборге (Швеция), который раньше также работал в MPIA. Их объектами были Облако Ориона А и Калифорнийское облако.

Обычно измерение плотности внутри облаков затруднено. «Все, что мы видим, наблюдая за объектами в космосе, является их двухмерной проекцией на воображаемую небесную сферу», – объясняет Йоуни Кайнулайнен. Он является экспертом по интерпретации влияния космической материи на звездный свет и вычислению плотности на основе таких данных. Кайнулайнен добавляет: «Обычным наблюдениям не хватает необходимой глубины. Поэтому единственная плотность, о которой мы обычно можем судить по таким данным, – это так называемая столбцовая плотность».

Плотность столба – это масса, добавленная вдоль линии визирования, деленная на проекционное сечение. Следовательно, эти плотности столбцов не обязательно отражают реальную плотность молекулярных облаков, что является проблематичным при соотнесении свойств облаков с активностью звездообразования. Действительно, изображения двух облаков, исследованных в данной работе, которые демонстрируют тепловую эмиссию пыли, очевидно, имеют схожую структуру и плотность. Однако их значительно отличающиеся скорости звездообразования заботили астрономов в течение многих лет.

Но новая 3D реконструкция показывает, что эти два облака не так уж и похожи. Несмотря на нитевидный вид двухмерных изображений, Калифорнийское облако представляет собой плоский лист материала длиной почти 500 световых лет с большим пузырем, простирающимся внизу. Таким образом, Калифорнийскому облаку нельзя приписать какое-то одно расстояние, что довольно существенно при определении его свойств. С нашей точки зрения на Земле, оно ориентировано почти по краям, что лишь имитирует нитевидную структуру. В результате фактическая плотность листа гораздо ниже, чем предполагает столбцовая плотность, что объясняет несоответствие между предыдущими оценками плотности и скоростью звездообразования в облаке.

А как выглядит облако Ориона А в 3D? Команда подтвердила его плотную нитевидную структуру, наблюдаемую на 2D-изображениях. Однако его фактическая морфология также отличается от того, что мы видим в 2D. Облако Ориона А довольно сложное, с дополнительными конденсациями вдоль заметного хребта из газа и пыли. В среднем Орион А гораздо плотнее, чем Калифорнийское облако, что объясняет его более выраженную активность звездообразования.

Сара Резаи Хошбахт, также работающая в Технологическом университете Чалмерса, разработала метод трехмерной реконструкции во время защиты докторской диссертации в MPIA. Он включает в себя анализ изменения звездного света при прохождении через облака газа и пыли, измеренного космическим зондом Gaia и другими телескопами. Gaia – это проект Европейского космического агентства (ЕКА), основной целью которого является точное измерение расстояний до более чем миллиарда звезд в Млечном Пути. Эти расстояния имеют решающее значение для метода трехмерной реконструкции.

“Мы проанализировали и кросс-коррелировали свет от 160 000 и 60 000 звезд для облаков Калифорнии и Ориона А соответственно”, – говорит Сара Резаи Хошбахт. Два астронома реконструировали морфологию и плотность облаков с разрешением всего 15 световых лет. “Это не единственный подход, который астрономы используют для получения пространственных структур облаков”, – добавляет Резаи Хошбахт. “Но наш подход дает надежные и достоверные результаты без численных артефактов”.

Данное исследование доказывает потенциал для улучшения исследований звездообразования в Млечном Пути путем добавления третьего измерения. “Я думаю, что одним из важных результатов этой работы является то, что она бросает вызов исследованиям, которые полагаются исключительно на пороговые значения плотности столбцов для получения свойств звездообразования и сравнения их друг с другом”, – заключает Сара Резаи Хошбахт.

Однако эта работа – лишь первый шаг на пути к тому, чего астрономы хотят достичь. Сара Резаи Хошбахт продолжает проект, который в конечном итоге позволит получить пространственное распределение пыли во всем Млечном Пути и выявить ее связь со звездообразованием.

Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤

Источник

Добавить комментарий