Девять новорожденных звезд в одной газовой нити меняют сценарий звездного рождения

Международная группа астрономов, работающая с данными телескопа ALMA, случайно обнаружила уникальную систему из девяти молодых массивных звезд, которые рождаются одновременно внутри единого газового облака. Открытие, опубликованное на препринт-сервере arXiv, проливает свет на ранние этапы формирования звездных семей и показывает, что в природе могут сочетаться сразу несколько механизмов образования звезд. Исследование основано на архивных наблюдениях проекта CoCCoA, изначально направленного на изучение сложной органической химии в горячих ядрах звездообразования.

Астрономам давно известно, что самые тяжелые и яркие звезды, в десятки раз превосходящие наше Солнце по массе, редко рождаются в одиночестве. Однако вопрос о том, как именно собираются их группы — из одного вращающегося диска, из единого массивного газового сгустка или вдоль длинной газовой нити, до сих пор остается открытым. Главная трудность в том, что такие события происходят глубоко внутри пылевых коконов, на огромных расстояниях, и длятся всего несколько сотен тысяч лет,  что очень быстро по космическим меркам. Ученым редко удается застать сам момент формирования, когда будущие звезды еще не успели разлететься или слиться.

В новом исследовании ученые не ставили себе задачу искать многозвездные системы. Изучая данные телескопа ALMA по области NGC 6334-43, горячему ядру в комплексе NGC 6334, удаленному от нас на 4340 световых лет, исследователи обратили внимание на необычную структуру. В этом небольшом поле, где они ожидали увидеть лишь химические сигнатуры органических молекул, вдруг проявились девять компактных источников, вытянутых в цепочку вдоль единой газовой нити.

Все они оказались гравитационно связанными друг с другом, а не просто случайной проекцией на небе. Среднее расстояние между соседями составило около 7930 астрономических единиц (для сравнения: это примерно в 200 раз больше расстояния от Солнца до Плутона), а общая протяженность нити достигла почти 25 тысяч астрономических единиц.

Самое интригующее открылось при детальном анализе этих девяти объектов. Они оказались совсем не похожи друг на друга. Внутри общей системы четко выделяются две подгруппы, каждая из которых демонстрирует свой собственный сценарий рождения. Первая тройка, обозначенная как ALMA2, включает плотную пару горячих ядер и третью, более молодую компоненту.

Здесь нет общего вращающегося диска, что говорит в пользу распада самого газового ядра на отдельные сгустки еще до того, как в них зажглись звезды. Вторая пара, ALMA6, разделена примерно 1530 астрономическими единицами и обладает протяженной спиральной структурой, причем один из компаньонов заметно более развит, а его сосед все еще находится на предзвездной стадии.

Остальные пять источников демонстрируют еще более пеструю картину: у некоторых уже бьют активные газовые струи, верные признаки только что родившихся звезд, другие выглядят значительно массивнее, третьи моложе и холоднее. У пары ALMA2a/b астрономы даже не могут уверенно сказать, какая именно звезда отвечает за наблюдаемый выброс вещества, возможно, его порождает вся система в целом. Такой разброс в эволюционных стадиях на первый взгляд противоречит идее, что все девять звезд сформировались одновременно из одного волокна. Ведь при обычном сценарии возраст близнецов не должен различаться больше чем на полмиллиона лет.

Однако исследователи подчеркивают, что полмиллиона лет это как раз характерное время для возникновения одной массивной звезды. Таким образом, наблюдаемые возрастные различия вполне укладываются в допустимый диапазон для фрагментации газовой нити. Более того, именно этот механизм лучше всего объясняет общую упорядоченную структуру всей системы. В то же время две внутренние подгруппы, по-видимому, сформировались за счет более локальной фрагментации отдельных ядер, своего рода «вложенных» процессов, когда крупная нить распадается на узлы, а некоторые из этих узлов в свою очередь дробятся на тесные пары или тройки.

Это случайное открытие примечательно не только своей редкостью. Оно показывает, что образование массивных кратных систем не обязано подчиняться какому-то одному правилу, скорее, природа комбинирует разные механизмы на разных масштабах. Общая нить задает каркас, а внутри нее локальные сгустки довершают формирование тесных пар и троек, причем каждая подсистема живет по своему собственному «расписанию».

Более того, работа демонстрирует, насколько ценными могут оказаться данные, собранные для совершенно иных целей: то, что изначально планировалось как химический обзор, внезапно превратилось в «окаменелость» ранней сборки звездной семьи, которую в противном случае почти невозможно увидеть в столь юном возрасте.

В результате астрономы не только зафиксировали редчайший пример одновременного рождения девяти массивных звезд в одной гравитационно-связанной системе, но и впервые на столь ранней стадии показали, что формирование таких групп может сочетать два сценария: нитевую фрагментацию для всей структуры и ядерную фрагментацию для ее внутренних пар. Это открытие помогает понять, как именно из хаоса межзвездного газа рождаются самые яркие и короткоживущие звезды Вселенной, и подчеркивает важность случайных находок при анализе больших массивов наблюдательных данных.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях