Nasza galaktyka Droga Mleczna jest wypełniona gigantycznymi obłokami molekularnymi, w których powstają gwiazdy. Na podstawie tego, co tu widzimy, astronomowie zakładają, że powstawanie gwiazd zachodzi podobnie w innych galaktykach. Ma to sens, ponieważ ich gwiazdy musiały zostać w jakiś sposób ukształtowane. Teraz, dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba, astronomowie odkryli małe obiekty gwiezdne w galaktyce oddalonej o 2,7 miliona lat świetlnych. To miliony lat świetlnych dalej niż jakiekolwiek wcześniejsze obserwacje nowo powstających gwiazd.
Celem obserwacji Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba są „młode obiekty gwiazdowe” (YSO) w Galaktyce Trójkąta (M33). Astronomowie użyli znajdującego się na teleskopie urządzenia do obrazowania średniej podczerwieni (MIRI) do zbadania pojedynczego odcinka jednego z ramion spiralnych M33 w poszukiwaniu YSO. Odkryli 793 takich małych gwiazd, ukrytych w ogromnych obłokach gazu i pyłu. To ważne odkrycie wskazujące, że procesy narodzin gwiazd, które tak dobrze znamy w naszej galaktyce, zachodzą tak, jak tego oczekujemy w naszej drugiej galaktyce.
O młodych obiektach gwiezdnych
Aby umieścić to odkrycie w kontekście, przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo młodym obiektom gwiazdowym. Ogólnie rzecz biorąc, są to po prostu gwiazdy na wczesnych etapach rozwoju. Narodziny gwiazdy rozpoczynają się, gdy materia w gigantycznym obłoku molekularnym zaczyna „przyciągać się” pod wpływem grawitacji. Gęstsza część masy staje się gęstsza, temperatura wzrasta, aż w końcu zaczyna świecić. Młode obiekty gwiazdowe mogą być protogwiazdami wciąż zgarniającymi masę ze swoich gigantycznych obłoków molekularnych. Nie są jeszcze całkiem gwiazdami, to znaczy nie rozpalili fuzji w swoich sercach. Nie stanie się to przez pół miliarda lat (mniej więcej, w zależności od masy).
Kiedy gaz opadnie na niemowlęcy rdzeń astralny, obiekt ten staje się obiektem astralnym poprzedzającym sekwencję główną. Wciąż nie jest oficjalną gwiazdą. Dzieje się tak, gdy wewnątrz gwiazdy zapala się fuzja. Następnie staje się gwiazdą sekwencji głównej. Ogólnie rzecz biorąc, oczyścił znaczną część swojej chmury porodowej, co ułatwia jego monitorowanie.
Wykrywanie nowo powstałych gwiazd
Nawet w naszej galaktyce trudno jest obserwować gwiazdy we wczesnych stadiach powstawania. Po pierwsze, ich chmury narodzin zakrywają te nowonarodzone gwiazdy. To sprawia, że są bardzo trudne do wykrycia w świetle widzialnym. Kiedy jednak staną się wystarczająco ciepłe, aby świecić, emitują promieniowanie podczerwone. Dzięki odpowiednim narzędziom astronomowie mogą z łatwością wykryć to światło. Światło podczerwone jest niezbędnym narzędziem używanym przez astronomów do poszukiwania obszarów, w których zaczynają się formować gwiazdy.
W miarę „rosnięcia” młode obiekty gwiazdowe często emitują strumienie materii. Samoloty te charakteryzują się emisją radiową, którą również można dość łatwo wykryć. Te młode gwiazdy wydmuchują również materię w wypływach zwanych dżetami dipolowymi. Astronomowie odkrywają to, szukając dowodów na istnienie gorącego wodoru cząsteczkowego lub ciepłych cząsteczek tlenku węgla, ponownie w zakresie fal podczerwonych. Ogólnie rzecz biorąc, te dżety dipolowe pochodzą z najmłodszych obiektów, które mają mniej niż 10 000 lat.
Wokół wielu młodych gwiazd znajdują się dyski okołogwiazdowe. Jest to część obłoku, z którego uformowała się gwiazda i która nadal dostarcza do niej materię. Ostatecznie dysk ten staje się miejscem formowania się planet, dlatego astronomowie często nazywają te dyski „dyskami protoplanetarnymi” lub „propylidami”. Dyski te są obserwowane w świetle widzialnym i podczerwonym przez różne obserwatoria naziemne i kosmiczne.
Wszystkie te aspekty narodzin gwiazd istnieją w naszej galaktyce, zwłaszcza w ramionach spiralnych, a astronomowie skatalogowali wiele z nich. Jednym z najbardziej znanych przykładów jest Mgławica Oriona. Zawiera wiele takich młodych gwiazd wraz z dyskami protoplanetarnymi, dżetami i wypływami dipolowymi. Jeden ze zidentyfikowanych obiektów, nazwany YSO 244-440, jest częścią Mgławicy Oriona, grupy bardzo młodych gwiazd. To gwiezdne dziecko nadal jest ukryte w dysku otaczającym gwiazdę, w której się urodziło. Wcześniej w 2023 roku astronomowie korzystający z Bardzo Dużego Teleskopu w Chile ogłosili, że zaobserwowali dżet wydobywający się z tego obiektu.
Ponadto astronomowie wykorzystali Kosmiczny Teleskop Spitzera do obserwacji tych obiektów w Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce satelitarnej Drogi Mlecznej. Odkryli co najmniej tysiąc kandydatów na YSO w danych Spitzera, co pozwoliło im śledzić proces narodzin gwiazd poza naszą Galaktyką, Drogą Mleczną.
Znajdowanie nowo powstałych gwiazd w innych galaktykach
Astronomowie chcą zrozumieć proces powstawania gwiazd w innych galaktykach, ponieważ każda z nich ma unikalne środowisko chemiczne i historię ewolucji. Tworzenie się gwiazd pomaga wypełnić historię ewolucji galaktyk. Dlatego tak ważne jest poszukiwanie YSO w innych galaktykach.
Do tej pory poszukiwanie nowonarodzonych gwiazd poza naszym bezpośrednim sąsiedztwie galaktyki było prawie niemożliwe. Ich odkrycie wymaga obrazowania o wysokiej rozdzielczości i możliwości wykrywania w podczerwieni, aby odróżnić te młode gwiazdy od ich obłoków narodzin. Podobnie jak w Drodze Mlecznej, emisje światła widzialnego są pochłaniane przez obłok otaczający młode gwiazdy. Ponadto, jeśli masz ich kilka w jednej chmurze, odróżnienie ich od siebie może być niemożliwe na dużych dystansach. Teleskopy takie jak Spitzera, Herschela i obserwatoria naziemne nie mają możliwości wykrycia w wysokiej rozdzielczości wszystkich YSO poza Wielkim Obłokiem Magellana.
Tutaj z pomocą przychodzi JWST. Ma moc wysokiej rozdzielczości i jest wrażliwy na światło podczerwone, umożliwiając astronomom badanie obszarów gwiazdotwórczych na większych odległościach. Dlatego zespół obserwatorów użył teleskopu, aby przyjrzeć się Galaktyce Trójkąta. Jest bardzo podobny do Wielkiego Obłoku Magellana pod względem liczby gwiazd, które tworzy, ich metaliczności i rozmiaru. Jednak w przeciwieństwie do LMC, M33 ma wybrzuszenia ramion spiralnych, w których znajdują się obszary narodzin gwiazd w gigantycznych obłokach molekularnych. Strzelił więc idealnego gola.
Zespół użył instrumentu MIRI, aby przyjrzeć się 5,5-kipcarowej części południowych ramion spiralnych M33. Wykorzystali wcześniej przeprowadzone obserwacje HST, aby zidentyfikować potencjalne lokalizacje YSO w ramieniu. Następnie skupili Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na tych lokalizacjach. W rezultacie powstaje ogromny katalog blisko 800 indywidualnych kandydatów z organizacji młodzieżowych, który następnie poddaje się analizie.
Analiza YSO w Galaktyce Trójkąta
Po uporządkowaniu obserwacji i sklasyfikowaniu tego, co odkryli, astronomowie doszli do kilku interesujących wniosków na temat powstawania gwiazd w M33. Odkryli, że w masywniejszych gigantycznych obłokach molekularnych znajduje się duża liczba kandydatów na młode obiekty gwiazdowe. Liczby są mniej więcej podobne do tych obserwowanych w podobnych obłokach w Drodze Mlecznej. Badane ramię spiralne wydaje się posiadać bardzo wydajny mechanizm powstawania gwiazd, który niekoniecznie jest powiązany z masą znajdujących się tam gigantycznych obłoków molekularnych. Wciąż próbują dowiedzieć się, dlaczego ramię spiralne jest tak silnym motorem powstawania gwiazd.
Możliwe, że nawet za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba nie obserwujemy wczesnych stadiów powstawania gwiazd w tej części ramienia spiralnego Galaktyki Trójkąta. Możliwe jest również, że ramiona spiralne M33 (opisywane jako „flokulanty”) różnią się pod kilkoma względami od ramion spiralnych Drogi Mlecznej (na przykład). Flokulacja może być spowodowana wielokrotnymi epizodami powstawania gwiazd wpływającymi na strukturę znajdujących się w nich obłoków gazu i pyłu. Ramiona spiralne naszej galaktyki są dobrze zdefiniowane i z pewnością mniej kłaczkowate niż ramiona naszej galaktyki M33. Może to wskazywać na zmianę ewolucyjną zachodzącą w miarę kontynuowania aktywności gwiazdotwórczej w galaktyce. Astronomowie zwracają również uwagę, że obszar pomiędzy ramionami spiralnymi, które badali w M33, nie jest wydajny, jeśli chodzi o produkcję gwiazd.
Ponieważ jest to „pierwsze spojrzenie” na powstawanie gwiazd w odległej galaktyce, astronomowie wykorzystają te obserwacje do modelowania tego, co ich zdaniem dzieje się w M33. Ostatecznie powinni być w stanie wykorzystać zdobytą wiedzę do bardzo dokładnych szacunków zakresu powstawania gwiazd w badanym przez siebie regionie. Wreszcie powinni być w stanie ekstrapolować tempo powstawania gwiazd w odniesieniu do pozostałych ramion M33. Dałoby im to bardzo potrzebny wgląd w stan ewolucyjny i historię tej galaktyki.
po więcej informacji
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykrywa powstawanie gwiazd poprzez ramię spiralne w M33
Oszałamiający, jasny Orion 244-440: widok MUSE NFM
Dysk peryferyjny
Przegląd Spitzer Sage Wielkiego Obłoku Magellana. Trzeci. Kandydatami są powstawanie gwiazd i około 1000 nowych młodych obiektów gwiazdowych
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
