Соседняя область звездообразования дает ключ к разгадке образования нашей солнечной системы

Комплекс звездообразования Змееносца предлагает аналог формирования Солнечной системы, включая источники элементов, обнаруженных в примитивных метеоритах.

Область активного звездообразования в созвездии Змееносца дает астрономам новое понимание условий, в которых родилась наша солнечная система. В частности, новое исследование комплекса звездообразования Змееносца показывает, как наша Солнечная система могла обогатиться короткоживущими радиоактивными элементами.

Свидетельства этого процесса обогащения существуют с 1970-х годов, когда ученые, изучающие определенные минеральные включения в метеоритах, пришли к выводу, что они являются первозданными остатками молодой солнечной системы и содержат продукты распада короткоживущих радионуклидов. Эти радиоактивные элементы могли быть перенесены в зарождающуюся солнечную систему соседней взрывающейся звездой (сверхновой) или сильным звездным ветром от типа массивной звезды, известной как звезда Вольфа-Райе.

Авторы нового исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature Astronomy, использовали многоволновые наблюдения области звездообразования Змееносца, включая впечатляющие новые инфракрасные данные, чтобы выявить взаимодействия между облаками звездообразующего газа и радионуклидами, образующиеся в соседнем скоплении молодых звезд. Их результаты показывают, что сверхновые в звездном скоплении являются наиболее вероятным источником короткоживущих радионуклидов в облаках звездообразования.

«Наша солнечная система, скорее всего, образовалась в гигантском молекулярном облаке вместе с молодым звездным скоплением, и одно или несколько событий сверхновых от некоторых массивных звезд в этом скоплении обогатили газ, который превратился в Солнце и его планетную систему», — говорят ученые. «Хотя этот сценарий предлагался в прошлом, сильная сторона новой статьи заключается в использовании многоволновых наблюдений и сложного статистического анализа для количественного измерения вероятности модели».

Данные космических гамма-телескопов позволяют обнаруживать гамма-лучи, испускаемые короткоживущим радионуклидом алюминия-26. «Это сложные наблюдения. Мы можем убедительно обнаружить его только в двух областях звездообразования, и лучшие данные получены по комплексу Змееносца», — говорят ученые.

Скопление Змееносца содержит множество плотных протозвездных ядер на различных стадиях звездообразования и развития протопланетного диска, представляющих самые ранние стадии формирования планетной системы. Объединив данные изображений в диапазоне длин волн от миллиметров до гамма-лучей, исследователи смогли визуализировать поток алюминия-26 от ближайшего звездного скопления к области звездообразования Змееносца.

«Процесс обогащения, который мы наблюдаем у Змееносца, согласуется с тем, что происходило во время формирования Солнечной системы 5 миллиардов лет назад», — говорят исследователи. «Как только мы увидели этот прекрасный пример того, как может происходить такой процесс, мы приступили к попытке смоделировать соседнее звездное скопление, которое произвело радионуклиды, которые мы видим сегодня в гамма-лучах».

Ученые разработали модель, которая учитывает каждую массивную звезду, которая могла существовать в этом регионе, включая ее массу, возраст и вероятность взрыва как сверхновой, и учитывает потенциальные поступления алюминия-26 от звездных ветров и сверхновых. Модель позволила определить вероятности различных сценариев создания алюминия-26, наблюдаемых сегодня.

«Теперь у нас достаточно информации, чтобы сказать, что существует 59-процентная вероятность, что это связано со сверхновыми звездами, и с 68-процентной вероятностью, что это связано с несколькими источниками, а не только с одной сверхновой», — говорят астрономы.

Этот тип статистического анализа определяет вероятности сценариев, которые астрономы обсуждали последние 50 лет. «Это новое направление в астрономии, позволяющее количественно оценить вероятность».

Новые результаты также показывают, что количество короткоживущих радионуклидов, включенных во вновь образующиеся звездные системы, может широко варьироваться. «Многие новые звездные системы будут рождены с содержанием алюминия-26, соответствующим нашей солнечной системе, но разница огромна — на несколько порядков», — говорят ученые. «Это важно для ранней эволюции планетных систем, поскольку алюминий-26 является основным ранним источником тепла. Большее количество алюминия-26, вероятно, означает более сухие планеты».