Астрономы оценили, как быстро образуются звезды

В Галактике непрерывно происходит рождение новых звезд, однако временной масштаб этого процесса до сих пор неясен. Причины тому кроются в трудно определяемом балансе между силами гравитации, газовым давлением, магнитным полем, турбулентностью и другими факторами, определяющими эффективность звездообразования. Ученым Института астрономии РАН (ИНАСАН) удалось определить продолжительность начальной стадии зарождения новых звезд в молекулярном волокне, которое находится в созвездии Возничего. Оно содержит четыре плотных сгустка, их возраст примерно 100–300 тысяч лет.

Рисунок: Области звездообразования в волокне WB673. Инфракрасное изображение в трех фильтрах WISE показано красным (22 мкм), зеленым (12 мкм) и синим (3 мкм) цветом, белый контур показывает интенсивность излучения молекулы моносульфида углерода (CS), которое возникает в плотном газе. Звездообразующие сгустки подписаны белым цветом, красным — область ионизованного водорода S231

Обычно оценки продолжительности процесса звездообразования получают косвенными методами, основываясь на относительном количестве объектов на той или иной стадии. Это затрудняет получение абсолютных оценок. В ИНАСАН для этого использовали метод химических часов, основанный на сравнении наблюдаемых концентраций молекул в сгустках волокна с результатами астрохимического моделирования.

«Определение момента времени, при котором достигается наилучшее согласие между наблюдаемыми и теоретическими концентрациями, позволяет оценить абсолютный возраст сгустка. Мы впервые совместно использовали карты концентраций молекул оксида углерода, моносульфида углерода, аммиака и диазенилиума в каждом из звездообразующих плотных сгустков волокна, а не в отдельных направлениях, как это обычно делается», — рассказала первый автор работы, сотрудница ИНАСАН Ольга Рябухина.

Карты концентраций ученые получили на основе наблюдений радиолиний молекул на 20 и 100-метровом телескопах. Анализ яркости линий излучения молекул позволил получить плотность и температуру газа в сгустках и построить их физические модели. Сгустки одинакового астрохимического возраста показывали похожие данные, что позволило говорить о возрасте волокна, как целого, и сделать вывод о быстром звездообразовании в нем.

В дальнейшем астрономы планируют проанализировать излучения молекул, содержащих атомы дейтерия (тяжелого водорода). Это укажет, при каких условиях несколько сотен тысяч лет назад образовались сами сгустки.

Работа проводилась в рамках госзадания ИНАСАН «Рождение звезд и эволюция звездных населений в галактиках (шифр — ВОСХОД)». Результаты исследования опубликованы в одном из международных научных изданий.