VLA раскрывает тайны рождения массивной звезды HW2 через аккреционный диск

Астрономы, использующие Очень большую решетку Национальной радиоастрономической обсерватории (VLA), впервые обнаружили мощный поток газа, питающий формирующуюся массивную звезду HW2 в регионе Цефей А. Это открытие проливает свет на давний вопрос астрофизики: как звезды, достигающие десятков солнечных масс, накапливают такое количество вещества, несмотря на мощное излучение, которое должно препятствовать их дальнейшему росту. Исследование, принятое к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступное на arXiv, подтверждает, что аккреция через диск может объяснить формирование даже самых массивных звезд.

Цефей А, расположенный в 2300 световых годах от Земли, является вторым по близости регионом активного звездообразования, что делает его идеальной лабораторией для изучения процессов формирования массивных звезд. В ходе наблюдений ученые использовали аммиак (NH₃) в качестве маркера для картирования динамики газа вокруг протозвезды HW2. Как отметил доктор Альберто Санна, ведущий автор исследования, «наши наблюдения дают прямые доказательства того, что массивные звезды могут формироваться посредством аккреции, опосредованной диском, массой до десятков солнечных масс«.

Анализ данных VLA выявил плотное кольцо горячего аммиачного газа, простирающееся от 200 до 700 астрономических единиц (а.е.) вокруг HW2. Эта структура соответствует аккреционному диску, в котором газ одновременно вращается вокруг звезды и коллапсирует внутрь с высокой скоростью. Скорость аккреции составила около 0,002 солнечных масс в год — один из самых высоких показателей, когда-либо зарегистрированных для формирующейся массивной звезды. «Непревзойденная радиочувствительность NSF VLA позволила нам разрешить особенности в масштабах всего лишь порядка 100 а.е., что дало беспрецедентное понимание этого процесса«, — подчеркнул Санна.

Сравнение с численными моделями подтвердило, что наблюдаемая динамика газа соответствует теоретическим предсказаниям. Профессор Андре Олива, проводивший моделирование, отметил, что «результаты тесно совпали с теоретическими предсказаниями, показав, что аммиачный газ вблизи HW2 коллапсирует почти со скоростью свободного падения, вращаясь при этом со скоростями ниже кеплеровских — баланс, диктуемый гравитацией и центробежными силами«.

Интересным открытием стала асимметрия в структуре диска, указывающая на возможное влияние внешних потоков газа, так называемых «стримеров». Эти потоки могут доставлять дополнительное вещество на одну сторону диска, поддерживая его рост. Подобные структуры наблюдались и в других областях звездообразования, что подтверждает их роль в пополнении аккреционных дисков вокруг массивных протозвезд.

Профессор Хосе Мария Торреллес, участвовавший в ранних исследованиях HW2 в конце 1990-х годов, отметил, что «HW2 известен уже более 40 лет и до сих пор вдохновляет новые поколения астрономов«. Наблюдения 2019 года, проведенные на сантиметровых волнах, позволили зафиксировать теплый и плотный газ вблизи звезды благодаря чувствительности VLA. Тодд Хантер из NRAO добавил, что «эти результаты подчеркивают возможности радиоинтерферометрии в исследовании скрытых процессов, лежащих в основе формирования наиболее влиятельных объектов в нашей галактике«.

Открытие имеет фундаментальное значение не только для понимания звездообразования, но и для астрофизики в целом. Массивные звезды, заканчивающие свою жизнь взрывами сверхновых, играют ключевую роль в химической эволюции галактик, обогащая межзвездную среду тяжелыми элементами. Как отметили исследователи, будущие усовершенствования VLA позволят изучать околозвездные диски в еще более высоком разрешении, вплоть до масштабов Солнечной системы.

Таким образом, это исследование не только подтверждает теорию аккреции через диск как механизма формирования массивных звезд, но и открывает новые направления для изучения динамики протозвездных систем и их роли в эволюции галактик.