Телескоп ALMA, расположенный в пустыне Атакама, позволил астрономам заглянуть в самое сердце процесса рождения звезд. Исследователи обнаружили уникальную систему, состоящую из девяти молодых светил, которые формируются в тесной связке. Это открытие дает редкую возможность увидеть, как именно возникают массивные звездные скопления на самом раннем этапе их существования, когда газ и пыль еще только начинают превращаться в полноценные небесные тела.

 

Случайная находка в созвездии Скорпиона

Изначально ученые не планировали искать множественные звездные системы. Они работали с данными обзора CoCCoA, целью которого было изучение химического состава сложных органических молекул вокруг молодых звезд. Объектом внимания стал регион NGC 6334-43, расположенный на расстоянии примерно 4340 световых лет от Земли. Этот участок входит в состав крупного комплекса звездообразования.

Анализируя снимки высокого разрешения, группа астрономов заметила нечто неожиданное. В поле зрения оказались девять компактных источников, выстроившихся в ряд вдоль длинной газовой нити. Расположение объектов оказалось настолько упорядоченным, что это исключило версию о случайном скоплении звезд. Исследователи пришли к выводу, что перед ними единая физическая система, в которой все участники связаны друг с другом силами гравитации.

 

Как рождаются звездные семьи

Астрономы давно знают, что массивные звезды, значительно превышающие размером наше Солнце, почти никогда не рождаются поодиночке. Они возникают парами или целыми группами. Однако механизмы этого процесса до сих пор вызывают споры. Существует несколько теорий, объясняющих, как именно формируются такие звездные ансамбли:

• Фрагментация диска. Вокруг молодой звезды вращается газовый диск, который в какой-то момент распадается на несколько частей, каждая из которых становится отдельным светилом;
• Фрагментация ядра. Огромный сгусток газа разбивается на несколько плотных комков еще до того, как в них начнут рождаться звезды;
• Фрагментация нити. Длинное газовое волокно распадается на отдельные сгустки по всей своей длине, каждый из которых превращается в звезду.

Наблюдение за такими процессами затруднено тем, что формирующиеся звезды скрыты толстыми слоями пыли и находятся очень далеко. Кроме того, массивные звезды растут и развиваются крайне быстро, так что поймать их в момент «младенчества» — большая удача для науки.

 

Устройство девятикратной системы

Обнаруженная группа звезд оказалась удивительно компактной. Среднее расстояние между парами объектов составляет около 7930 астрономических единиц. Для сравнения: расстояние от Земли до Солнца — это всего одна такая единица. Вся система вытянулась вдоль газовой нити длиной примерно 24 700 астрономических единиц.

Внутри этого большого «семейства» выделяются более мелкие подгруппы. Например, тройная система ALMA2 состоит из близкой пары горячих ядер и еще одного, более молодого объекта. Исследователи не нашли признаков общего диска у этой тройки, что указывает на образование через фрагментацию ядра. Другая пара, ALMA6, расположена на расстоянии 1530 астрономических единиц и отличается наличием необычной спиралевидной структуры.

 

Загадка разного возраста светил

Самым интригующим аспектом открытия стал разброс в возрасте и стадиях развития членов системы. Обычно считается, что если звезды образовались из одной нити, их возраст должен быть примерно одинаковым, с разницей не более полумиллиона лет. Однако в найденной группе некоторые объекты уже активно выбрасывают вещество (признак новорожденных звезд), а некоторые еще находятся в стадии предзвездного коллапса.

Авторы работы отмечают, что этот разброс укладывается в теоретические модели фрагментации нитей. Время, необходимое для формирования одной массивной звезды, сопоставимо с наблюдаемой разницей в возрасте. Это позволяет предположить, что вся система действительно сформировалась из одного газового волокна, но процесс шел не одномоментно, а постепенно.

Результаты детального изучения этого объекта опубликованы в электронной библиотеке arXiv.

 

Два механизма одного процесса

Анализ показал, что природа использовала сразу два способа создания звезд в этом регионе. На уровне всей большой системы работала фрагментация газовой нити: она распалась на девять крупных сгустков. Однако внутри этих сгустков, там, где образовались тесные пары и тройки, сработал механизм фрагментации ядра.

Такое сочетание процессов делает найденную систему эталонным объектом для проверки теорий звездообразования. Ученые смогли увидеть, как макроскопические процессы (распад нити) взаимодействуют с микроскопическими (распад плотных ядер) в одном и том же регионе. Это помогает понять, почему в одних случаях рождаются одиночные звезды, а в других — многочисленные кратные системы.

 

Почему важны такие открытия

Изучение молодых звездных систем сталкивается с серьезными техническими трудностями. Массив радиотелескопов ALMA позволяет видеть сквозь плотные облака пыли, которые непрозрачны для обычных оптических телескопов. Именно поэтому открытие девятикратной системы стало возможным именно сейчас.

Подобные находки позволяют уточнить модели эволюции галактик. Массивные звезды влияют на окружающую среду гораздо сильнее, чем маленькие красные карлики. Они выбрасывают огромное количество энергии и тяжелых элементов в космос, что определяет облик всего звездного окружения. Понимание того, как они появляются, необходимо для построения полной картины жизни Вселенной.

Случайный характер открытия подчеркивает важность крупномасштабных обзоров неба. Даже если ученые ищут конкретные молекулы, полученные данные могут скрывать в себе неожиданные сюрпризы. В данном случае удача позволила заглянуть в колыбель звезд на самом раннем этапе, когда гравитация еще только окончательно берет верх над давлением газа.

Работа с такими объектами требует высочайшей точности измерений. Астрономам пришлось сравнивать гравитационную энергию системы с кинетической, чтобы убедиться: звезды действительно связаны друг с другом, а не просто проецируются на одну точку небосвода. Подтверждение гравитационной связи превращает это скопление из случайного набора точек в единую физическую систему, аналогов которой вблизи Земли крайне мало.

Дальнейшее изучение NGC 6334-43 позволит ответить на вопросы о том, как распределяется масса между будущими звездами и почему некоторые из них так и не доходят до стадии полноценного свечения, оставаясь «спящими» объектами внутри звездных семей.