Група дослідників з Китаю, США та Німеччини, серед яких Цичжоу Чжан (Qizhou Zhang) з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) виявила акреційний диск з двома спіральними рукавами навколо молодої зорі поблизу центра галактики Молочний Шлях.
Диск, можливо, зазнав деформації внаслідок близького зіткнення з об’єктом, що пролетів повз зорю. Це і спричинило утворення спіральних рукавів. Статтю науковців оприлюднив інтернет-журнал Nature Astronomy.
Акреційні диски навколо молодих зір, або протозір, також відомі як «протозоряні диски» — є важливими компонентами процесу утворення зір, бо вони постійно живлять зорі, які зростають, газом з навколишнього середовища. У цьому сенсі вони є зоряними колисками, де народжуються і ростуть зорі. Акреційні диски навколо протозір сонячної (малої) маси астрономи докладно вивчають протягом останніх кількох десятиліть. Це дало змогу отримати багато спостережних і теоретичних результатів.
Натомість досі не зрозуміла роль акреційних дисків в утворенні масивних протозір, схожих на ту, яку вивчали в дослідженні, — зорю O-типу з масою понад 30 сонячних на ранньому етапі формування. Ці масивні зорі набагато яскравіші, ніж Сонце. Світність таких зір в кілька сотень тисяч разів перевищує світність Сонця, що сильно впливає на навколишнє середовище всієї галактики. Тому розуміння утворення масивних зір має велике значення.
Центральна ділянка Молочного Шляху, відома як центр Галактики, міститься на відстані приблизно 26 000 світлових років від Землі. Це унікальне і важливе середовище для утворення зір. Надмасивна чорна діра Стрілець A* (Sagittarius A*), яка лежить в центрі Молочного Шляху, є найвідомішим об’єктом у регіоні.
Крім того, існує масивний резервуар щільного молекулярного газу, переважно у формі молекулярного водню (H2), який є сировиною для утворення зір. Зорі починають формуватися з газу, як тільки починається гравітаційний колапс. Проте прямі спостереження ділянки утворення зір навколо центра Галактики складні, зважаючи на значну відстань і поглинання випромінювання газом, що міститься між центром Галактики і Землею. Для спостережень розрізнених деталей зореутворення в цій діляні потрібні телескопи з дуже високою роздільною здатність та високою чутливістю.
Щоб досягти роздільної здатності в 40 мілісекунд, дослідники виконали довготривалі спостереження за допомогою ALMA. Це дало змогу виявити акреційний диск. Його діаметр становить близько 4000 астрономічних одиниць і він оточує протозорю (майбутню зорю O-типу) з масою в 32 маси Сонця.
«Ця система є однією з наймасивніших протозір з акреційними дисками. Ми отримали перше пряме зображення її протозоряного акреційного диска в центрі Галактики», — сказав Чжан. «Наш результат вказує на те, що процес утворення масивних зір O-типу проходить через фазу, де наявний акреційний диск».
Особливо цікаво те, додають науковці, що на диску чітко видно два спіральні рукави. Такі спіральні рукави нагадують ті, що є в спіральних галактиках, але астрономи їх рідко виявляють в протозоряних дисках. Спіральні рукави можуть виникнути в акреційних дисках через фрагментацію, спричинену гравітаційною нестабільністю. Однак диск, виявлений в цьому дослідженні, гарячий і турбулентний, тому здатний протидіяти своїй гравітації.
Схема взаємодії протозорі з акреційним диском і об’єкта, що пройшов повз неї. Фото з сайту https://pweb.cfa.harvard.edu.
Наукова група виявила об’єкт масою близько трьох сонячних мас на відстані приблизно 8000 астрономічних одиниць від диска. Завдяки комп’ютерному моделюваннюдослідники відтворили сценарій, коли понад 10 000 років тому об’єкт пролетів повз диск і збурив його, що спричинило утворення спіральних рукавів.
«Числове моделювання ідеально збігається із спостережними даними від ALMA. Ми робимо висновок, що спіральні рукави в диску є наслідком взаємодії з об’єктом, який пройшов повз протозорю», — сказав Сінґ Лу (Xing Lu), перший автор статті в Nature Astronomy, науковець Шанхайської астрономічної обсерваторії Китайської академії наук.
Цей результат показує: акреційні диски на ранніх еволюційних етапах утворення зір часто зазнають динамічних взаємодій, таких як проходження небесного тіла, що можуть істотно впливати на формування зір і планет. Цікаво відзначити, що в Сонячній системі також траплялися схожі проходження, зауважили науковці. Подвійна зоряна система, відома як зоря Шольца, пролетіла повз Сонячну систему близько 70 000 років тому. Тоді вона, ймовірно, пройшла крізь хмару Оорта, спрямувавши комети у внутрішню Сонячну систему.
Нове дослідження показує, що для зір великої маси, особливо в середовищі, де щільність зір висока, як навколо центра Галактики, такі проходження також мають бути частими.
«Утворення зір — це динамічний процес з багатьма загадками, які ще не розгадані», — сказав Лу. «Виконавши нові спостереження з високою роздільною здатністю за допомогою ALMA ми сподіваємося розкрити ці таємниці утворення зір».
За інф. з сайту https://pweb.cfa.harvard.edu підготував Іван Крячко
