ALMA знайшла кандидата в першу зародку зірки в хмарі Тельца

Астрономи за допомогою системи радіотелескопів ALMA виявили в молекулярній хмарі Тельца кандидата в перше ядро - об'єкта, що представляє початкову фазу формування зірки в результаті гравітаційного колапсу. Дослідження таких об'єктів дозволяє розібратися в початкових параметрах зародків зірок. Статті (1, 2) опубліковано в журналі.

В даний час існує ряд теорій, добре описують процес формування маломасивних зірок. Передбачається, що фрагментація і конденсація молекулярних газових хмар призводять до утворення щільних ядер - квазідростатичних об'єктів, які вважаються зародками зірок. Розрахунки показують, що ядра розміром 1-100 астрономічних одиниць формуються в результаті гравітаційного колапсу, коли щільність ділянки газової хмари перевищує 10¹⁰ частинок в кубічному сантиметрі. Фаза першого ядра дуже короткочасна (10³ - ¹04 років) і характеризується невеликим рівнем інфрачервоного випромінювання. Передбачається, що вона є відсутньою ланкою між фазами передзоряного ядра (ізотермічне стиснення хмари, протозірки ще немає) і протозіркового ядра (адіабатичне стиснення хмари, протозірка є). Однак даних спостережень за подібними об'єктами вкрай мало, існують лише кілька відомих кандидатів у перші ядра, що сильно ускладнює перевірку теоретичних передбачень.

Комплекс молекулярних хмар Тельця вважається однією з найбільш цікавих і вивчених областей, в яких йдуть процеси утворення маломасивних зірок. Це найближча до Сонця область зіроутворення, відстань до неї оцінюється всього в 460-470 світлових років. Вік комплексу становить 1-2 мільйони років, в ньому були знайдені різні типи молодих і ще формованих зірок, включаючи зірки типу T Тельца і світила, що володіють навколозвірними дисками. Саме тут знаходиться унікальна система AB Вознічого, де нещодавно була виявлена екзопланета-гігант, що зароджується.

Група астрономів на чолі з Кадзукі Токудою (Kazuki Tokuda) з Національної астрономічної обсерваторії Японії провела оглядові спостереження молекулярної хмари Тельца за допомогою системи ACA (Atacama Compact Array) - частини системи радіотелескопів ALMA (Atacama Large Millimeter/submilletimarimetimary. Дослідження проводилося за програмою FREJA (FRagmentation and Evolution of dense cores Judged by ALMA), мета якої полягає в пошуку нових кандидатів у перші ядра і дослідженнях внутрішньої будови зародків зірок, з метою розуміння початкових умов процесу зіроутворення.

У підсумку вдалося поспостерігати 32 передзоряних ядра і 7 протозіркових ядер, які мали середню щільність 10⁵ частинок у кубічному сантиметрі. У 12 передзіркових ядер були знайдені свідчення існування внутрішніх субструктур, які мали масштаб близько тисячі астрономічних одиниць. Це означає, що дрібномасштабні процеси фрагментації/коалісценції речовини відбуваються в області розміром менше 0,32 світлових роки. Крім того, астрономи змогли оцінити порогову щільність ядра, рівну приблизно одному мільйону молекул водню на кубічний сантиметр. Вище цього значення починають переважати сили самогравітації і починається формування зірки.

Один із досліджених об'єктів, що має позначення L1535-NE/MC35, астрономи визнали кандидатом у перше ядро. Це щільне передзіркове ядро, у якого були виявлені ознаки біполярного відтоку газу зі швидкістю від двох до чотирьох кілометрів на секунду. Розміри відтоків оцінюються в 2 ст.1 ¹03 астрономічних одиниць, передбачається, що вони існують близько тисячі років. Крім того, ядро також інтенсивно випромінює в лінії переходу N2D + (3-2), у разі протозірки, що нагріває навколишнє середовище, подібне випромінювання було б менш помітно. Таким чином, MC35 став єдиним кандидатом у перше ядро, знайденому в молекулярній хмарі Тельца.

Завдяки ALMA було зроблено чимало наукових відкриттів у галузі фізики формування зірок і планетних систем - телескоп допоміг вченим виявити монооксид алюмінію поблизу протозірки, знайти протопланетний диск у щойно народженої зірки і відшукати три новонароджених екзопланети.