Телескопы Джеймс Уэбб и Хаббл изучают звездные скопления

Команда астрономов под руководством Анжелы Адамо из Стокгольмского университета использовала возможности космических телескопов Джеймс Уэбб и Хаббл, чтобы изучить тысячи молодых звездных скоплений в четырех соседних галактиках. Ученые обнаружили, что самые массивные звездные скопления гораздо быстрее своих легковесных собратьев разрушают газовые облака, в которых родились, и начинают насыщать галактики жестким ультрафиолетовым излучением. Результаты этого масштабного исследования, охватившего почти 9000 объектов, были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Звезды не рождаются поодиночке. Их типичная колыбель это огромные газопылевые облака, которые под действием собственной гравитации сжимаются и фрагментируются, давая жизнь целым скоплениям звезд. Однако этот процесс подобен пожару: как только внутри облака зажигается достаточно много звезд, их коллективное воздействие — чудовищные звездные ветры, взрывы сверхновых и поток жесткого ультрафиолета, начинает разрушать родительский газ изнутри. В астрофизике это явление называется звездной обратной связью. Именно она определяет, какая часть газа в галактике пойдет на постройку новых солнц, а какая будет безвозвратно рассеяна в межзвездном пространстве. По сути, обратная связь работает как предохранительный клапан, не дающий галактике очень быстро превратить весь свой газ в звезды.

До недавнего времени главной проблемой для астрономов была непрозрачность тех самых газовых коконов. Самые ранние и важные этапы жизни скопления скрыты от оптических телескопов, подобно плоду в кожуре. Здесь на сцену выходит телескоп Джеймс Уэбб, работающий в инфракрасном диапазоне. Он способен пронзить плотные завесы и увидеть новорожденные звезды в их пыльном убежище. В паре с Хабблом, который превосходно видит уже полностью открытые скопления в оптическом свете.

Ученые поставили перед собой четкий вопрос: что определяет скорость «побега» звездного скопления из родного облака? Для ответа на него они проанализировали изображения четырех близлежащих галактик — Мессье 51, Мессье 83, NGC 628 и NGC 4449. Идентифицировав почти девять тысяч скоплений на разных стадиях развития, исследователи смогли составить своего рода космический фотоальбом, где были представлены и закутанные в газ молодые скопления (на снимках Уэбба), и полностью свободные от газа взрослые скопления (на снимках Хаббла).

Измеряя возраст и массу каждого скопления по его спектру, команда обнаружила четкую и неожиданную закономерность. Оказалось, что масса является главным фактором, определяющим темпы взросления. Самые тяжелые и массивные скопления расправляются со своим газовым коконом всего за пять миллионов лет. В то время как их менее массивные собратья вынуждены возиться с остатками туманности гораздо дольше — от семи до восьми миллионов лет. То есть меньшая масса означает более долгое детство в газовой колыбели.

Это открытие имеет далеко идущие последствия для нашего понимания эволюции галактик. Зная, что самые массивные скопления являются и самыми эффективными «чистильщиками», астрономы могут точнее моделировать то, как газ перемещается внутри галактик, где возникают зоны активного звездообразования и почему одни галактики выглядят молодыми и яркими, а другие, старыми и красными.

Но, пожалуй, самый интригующий вывод касается судеб планет. Протопланетные диски, те самые колыбели будущих планет вроде Земли, очень уязвимы. Если жесткое ультрафиолетовое излучение от соседних звезд достигает их слишком рано, оно быстро испаряет газ и пыль, не давая частицам слипаться в крупные тела. Открытие показывает, что в массивных скоплениях газ выметается особенно быстро. Это парадоксальным образом может сокращать время, отпущенное на формирование планет в таких динамичных и энергичных системах.

В итоге исследование показало, что в галактиках действует правило «чем тяжелее, тем быстрее»: массивные звездные скопления рассеивают свои родительские газовые облака уже через 5 миллионов лет, тогда как менее массивным на это требуется в полтора раза больше времени. Эти данные не только улучшают модели звездообразования в масштабах целых галактик, но и указывают на критическую роль массы скопления в определении того, успеют ли сформироваться планеты возле входящих в него звезд.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях