Газовые ореолы островов звезд ранней Вселенной

Астрономы открыли большие облака газообразного водорода вокруг галактик ранней Вселенной, которые могли стать спиральными галактиками, как Млечный Путь.

За последние десятилетия ученые проникли с помощью современных телескопов далеко в глубины Вселенной. Группе астрономов удалось наблюдать две галактики ранней Вселенной, возраст которых не превышал двух миллиардов лет. Ученых ждал удивительный результат: эти предки современных больших спиральных галактик были окружены большими гало плотного газообразного водорода, тянущимися в Пространство на расстояния, измеряемые сотнями тысяч световых лет.

Художественное изображение квазара за молодой галактикой Фото: © А. Ангелич (NRAO/AUI/NSF)

Квазар ранней Вселенной освещается предшественником будущей спиральной галактики, окруженным огромным облаком газообразного водорода.

Первоначально такие слабо светящиеся острова звезд ранней Вселенной были обнаружены лишь косвенно, с помощью квазаров - очень ярких, активных ядер галактик, которые можно наблюдать даже с экстремально больших расстояний. Если такой объект находится позади галактики, то газ поглощает характерные детали излучения квазара. При этом свет галактики, расположенной на переднем плане, обычно не виден, так как его затмевает квазар.

"Представьте себе крошечного светлячка возле сильного прожектора. Невзирая на это, астрономы должны рассмотреть такие молодые версии нашей родной галактики".
Марсель Нилман (Marcel Neeleman), Университет Калифорнии, Санта-Крус

Нилману и его коллегам удалось это сделать с помощью ALMA, самого крупного радиотелескопа Земли. Они сконцентрировали усилия на длине световой волны излучения ионизированного газообразного углерода и смогли выявить в галактиках плотные участки с высоким уровнем звездообразования. Ученые сделали удивительное открытие: эти районы в обоих случаях всегда находятся далеко от газообразного водорода, который наблюдается перед квазаром благодаря его абсорбции. Ученые рассчитали расстояния между двумя регионами, составившие 137000 и 59000 световых лет, хотя центральные области звездообразования имеют диаметр лишь около 20000 световых лет.

Запасы газа галактик, по-видимому, устремляются далеко в Пространство, возможно в расширенные диски или гигантские ореолы, состоящие большей частью из нейтрального водорода. Один из двух островов звезд может также вращаться, что влияет на окружающее их облако газа. Кроме того, обе структуры рождают довольно много новых звезд. В будущем эти галактики, вероятно, продолжат расти: по мнению астрономов, газ может вытекать из ореолов в центральные районы, обеспечивая их материалом для будущего формирования звезд.

"Эти галактики кажутся тяжелыми, пыльными системами с далеко распространяющимися слоями газа и интенсивным звездообразованием. Наблюдения дают нам хорошее представление, как галактики вроде Млечного Пути выглядели 13 млрд лет назад".
Дж. Ксавьер Прочаска (J. Xavier Prochaska), Университет Калифорнии

Источник: phys.org

Незначительные слияния - источник звездообразования

Незначительные слияния галактик являются основными факторами формирования звезд.

По данным Sky Survey Sloan Digital, около половины звезд в локальной Вселенной возникает в результате незначительных слияний (minor mergers) галактик. При наблюдениях за участком неба Stripe 82 неоднократно получались высококачественные изображения спиральных галактик. Об изменении их форм, вызванном взаимодействием с самыми мелкими соседями и свидетельствующем о росте звездообразования, говорится в исследовании, представленном на Национальном собрании астрономии в университете Ноттингема.

Гравитация, вездесущая сила притяжения, пронизывающая нашу Вселенную и сталкивающая галактики, является важным фактором их формирования. Эти столкновения могут влиять на различные свойства:

• вызывать слияние и сильное звездообразование в этих галактиках;
• увеличивать массы их черных дыр;
• значительно изменять внутреннюю структуру галактик.

Наша классическая парадигма часто предполагала, что слияния между равными по массе предшественниками ('крупные' слияния) имеют наиболее преобразующее влияние на галактик. Тем не менее, такие события редки. Гораздо более распространенными являются слияния между массивными галактиками и малыми спутниками ('незначительные' слияния), так как небольшие галактики намного превосходят численностью их более массивные аналоги, а гравитация обеспечивает постоянные бомбардировки этих больших галактик мелкими компаньонами.

Спиральная галактика NGC 7714, форма которой была сильно искажена при тесном взаимодействии с соседней галактикой, снята космическим телескопом Хаббл. Такое незначительное слияние вызывает взрыв звездообразования - рождение около половины всех новых звезд в локальной Вселенной Фото: Королевское астрономическое общество (RAS)

Крупные слияния более яркие зрелищные, их легче изучать, а незначительные требует больших усилий, предполагают 'глубину', то есть отображение с большой выдержкой, обнаруживающей слабые приливные свойства, которые являются признаками незначительных слияний.

В последнее время накапливаются косвенные доказательства того, что незначительные слияния действительно являются важными факторами эволюции галактик: например, наблюдаемый рост размера галактик в течение последних 10-12 миллиардов лет происходит, вероятно, из-за повторных незначительных слияний. Это первое исследование, использующее большую выдержку изображений для количественной оценки звездообразования в соседних областях Вселенной, вероятно, вызванного процессом незначительного слияния.

"Результаты поразительны. Чуть более половины космического бюджета звездообразования непосредственно обусловлено незначительными слияниями. Другими словами, если бы этот процесс не произошел, то галактики в сегодняшней Вселенной были бы, по крайней мере, вдвое менее массивными".
Доктор Сугэта Кэвирэдж (Sugata Kaviraj), ведущий автор работы, Университет Хартфордшира

Без глубокого изучения процесса незначительных слияний наше понимание эволюции галактик останется неполным, считает исследователь.

Источник: ras.org.uk

Скрытые коричневые карлики в окрестностях Солнца

Значительная асимметрия распространения указывает на большое количество скрытых объектов.

Считалось, что окрестности Солнца и существующие там коричневые карлики прекрасно изучены. Однако Габриэлю Бихайну (Gabriel Bihain) и Ральфу-Дитеру Шольцу (Ralf-Dieter Scholz), Институт астрофизики Лейбница, Потсдам, удалось заметить асимметрию распространения объектов, которая заставила их усомниться в общепринятых представлениях.

Для лучшего понимания процесса образования звезд, а также их движения в Галактике очень важно знать фактическое число коричневых карликов в разных областях неба. Коричневые карлики являются своего рода связующим звеном звезд и планет. Благодаря малой массе (приблизительно менее семи процентов солнечной) они не могут создать внутри давление и температуры, достаточные для синтеза гелия из водорода.

Распределение известных близлежащих коричневых карликов в инфракрасном свете. Стрелка указывает направление вращения Млечного Пути, линия разделяет два небесных полушария Фото: AIP/2MASS

Бихайн и Шольц рассмотрели под новым углом распределение известных коричневых карликов. Удивительно, но они обнаружили значительную асимметрию, которая значительно отличается от привычного распределения звезд.

"Известные близлежащие коричневые карлики я проецировал на плоскость Галактики и заметил: половина неба почти пуста! Это был совершенно неожиданный результат, потому что мы представляем себе окрестности, которые должны выглядеть равномерно".
Габриэль Бихайн

Пустая область при взгляде с Земли в значительной степени перекрывается северной частью неба.

Исследователи предполагают, что существует еще множество коричневых карликов, которые заполняют найденный ими пробел. Если это предположение окажется верным, то звездообразование в соотношении 1:4 (один коричневый карлик на четыре звезды) значительно чаще не подтверждается, чем считалось ранее. В любом случае, устоявшаяся картина окрестностей Солнца и характеристики популяции коричневых карликов должны быть в целом пересмотрены.

"Вполне вероятно, что рядом с обычными коричневыми карликами в данных наблюдений скрываются и другие объекты, обладающие еще меньшей планетарной массой. Так что, безусловно, стоит еще раз заново прочесать существующие и будущие данные".
Ральф-Дитер Шольц.

Источник: Astronomy & Astrophysics

Из-за интенсивного излучения квазаров рождается меньше звезд

Полученные учеными данные могли бы объяснить, почему существенно замедлилось образование звезд.

Исследование, проводившееся под руководством ученых Университета Джона Хопкинса, нашло новые убедительные доказательства, которые могли бы помочь раскрыть тайну, долгое время не дающую покоя астрофизикам: почему около 11 миллиардов лет назад замедлились темпы формирования звезд во Вселенной?

Астрономы полагают, что это происходит сейчас в 30 раз медленнее. Главным виновником они считают процесс ответной реакции квазаров внутри галактик, где рождаются звезды. Статья исследователей представляет доказательства того, что интенсивное излучение и галактические ветры, испускаемые квазарами - самыми яркими объектами во Вселенной, нагревают облака пыли и газа, замедляя их охлаждение, уплотнение и, соответственно, рождение звезд.

"Я бы заявил, что это первое убедительное эмпирическое свидетельство наличия ответной реакции квазара, когда возраст Вселенной составлял лишь четверть нынешнего, когда космическое звездообразование было самым энергичным".
Тобиас Мэридж (Tobias Marriage), ассистент профессора (Университет Джона Хопкинса, факультет физики и астрономии Генри А. Роуланда)

Хотя результаты не являются окончательными, убедительные доказательства вызвали волнения среди ученых.

"Это напоминает находку вблизи тела дымящегося пистолета с отпечатками пальцев, когда нет пули, соответствующей оружию".
Тобиас Мэридж

Исследователи изучили информацию о 17468 галактиках. Они обнаружили радиоизотопный индикатор энергии, известный как эффект Сюняева-Зельдовича, названный так в честь двух российских физиков, предсказавших его почти 50 лет назад. Этот эффект появляется, когда высокоэнергетические электроны нарушают космический микроволновый фон или реликтовое излучение.

Нагретый галактический ветер в туманной части изображения исходит из яркого квазара на краю черной дыры, рассеивает пыль и газ, из которых при остывании начинают формироваться звезды Фото: Johns Hopkins University

Девин Крайтон (Devin Crichton), докторант Университета Джона Хопкинса, ведущий автор работы, пояснил, что были проанализированы тепловые энергетические уровни. Необходимо было определить, поднимаются ли они выше прогнозируемых, что могло бы остановить звездообразование. Для придания исследованию статистического веса было изучено большое количество галактик.

Для измерения температуры, которая показала бы эффект Сюняева-Зельдовича, ученые использовали информацию, собранную двумя наземными телескопами и одним приемником, установленным на космической обсерватории. Использование нескольких инструментов различной силы в поисках этого явления является относительно новым способом, уточнил Мэридж.

"Это довольно дикий вид термометра".
Тобиас Мэридж

Надя Закамска (Nadia Zakamska), доцент Университета Джона Хопкинса (кафедра физики и астрономии), один из соавторов сообщения, говорит, что доказательства этого явления из непосредственных наблюдений получены только в последние несколько лет. Эффект Сюняева-Зельдовича - это новый подход к теме, который лучше объясняет воздействие галактического ветра на окружающую галактику.

"В отличие от всех других методов, которые исследуют небольшие сгустки внутри ветра, эффект Сюняева-Зельдовича чувствителен к массе ветра, чрезвычайно горячей плазме, которая наполняет объем ветра, и которую совершенно невозможно обнаружить с помощью любой другой техники".
Надя Закамска

Источник: hub.jhu.edu

Звездообразование во внешних областях галактик

Окрестности звездных яслей можно условно разделить на три типа по плотности их газа. (точнее, по «поверхностной» плотности газа: ее легче определить, чем обычную плотность объема). В регионах с умеренно высокой плотностью, где большая часть газа по форме молекулярная, а не атомная, существует сильная взаимозависимость звездообразования и плотности.

Отсюда следует вывод: звезды образуются из молекулярного вещества. В регионах, обладающих очень высокой плотностью, как те, где происходит слияние и взрывы звезд галактик, скорости звездообразования еще больше. В регионах, где замечена низкая плотность, ученым мало известно о соотношении всего газа и активности звездообразования.

Формирование звезд во внешних спиральных областях галактики NGC 4625 видно в ультрафиолетовом свете (синий); но почти не заметно в оптическом диапазоне. Новое исследование пришло к выводу, что процессы звездообразования в этих внешних областях обычно напоминают происходящие в более нормальных, плотных регионах, где молекулярного газа очень много. Атомарный газ прослеживается в радиодиапазоне (фиолетовый); оптический звездный свет показан красным
Фото: NASA/JPL-Caltech/Carnegie Observatories/WSR

Однако области, имеющие малую плотность, важны: они могут охватывать очень большие пространства внешних областей галактик, выходящие далеко за пределы размеров, определяемых светом звезд в оптическом диапазоне. Недавние поиски молекулярного газа в этих регионах смогли отобразить эту составляющую, а УФ-исследования определили в галактиках ультрафиолетовое излучение на расстоянии, превышающем номинальный оптический радиус более, чем в четыре раза. Поскольку ультрафиолет испускается горячими молодыми звездами, исследователи предположили, что там образуются новые звезды.

Связано ли звездообразование с плотностью газа на окраинах галактик, аналогично соотношению в областях с более высокой плотностью, или процесс образования звезд протекает иначе?

Этим вопросом занялась астроном CfA Линда Уотсон (Linda Watson), возглавившая команду пяти коллег. Они проанализировали опубликованные наблюдения угарного газа (яркий индикатор молекулярной вещества) в пятнадцати внешних областях галактики NGC 4625, где был замечен слабый УФ в оптическом диапазоне, получи в соотношение между формированием звезд и плотностью газа. Они обнаружили, что активность в целом согласуется с такими же физическими процессами, происходящими в более ярких, внутренних областях галактик - открытие, которое несколько успокаивает теоретиков.

Но они также заметили несколько внешних мест, где происходили иные процессы: намного более высокие темпы звездобразования. Молекулярный газ является грубым показателем возраста (так как требуется время, чтобы преобразовать атомный материал в молекулярный). Основываясь на нем, можно считать, что большинству регионов этого исследования приблизительно 1-7 млн лет. Ученые считают, что там могут происходить эволюционные явления. Для проведения более широкого анализа нужны углубленные наблюдения за окисью углерода.

Источник: cfa.harvard.edu

Звездные скопления могут рождать второе поколение звезд

Звездные скопления могут получать достаточное количество газа из своих галактик, чтобы образовать новое поколение собственных звезд. Это открытие может показать эволюцию строительных блоков галактик.

Шаровыми скоплениями являются очень плотные, сферические объекты, содержащие миллионы звезд, вращающихся вокруг галактик. Этим кластерам до 13 млрд лет, что делает их одними из старейших структур во Вселенной.

"Звездные скопления являются строительными блоками галактик - почти все звезды образовались в звездных скоплениях".
Чэньюань Ли (Chengyuan Li), ведущий автор исследования, астроном Пекинского университета.

Считается, что звезды шаровых скоплений родились одновременно из общего газового облака. На этом формирование звезд в кластерах закончилось.

"В звездном скоплении первое звездное поколение обычно содержит очень крупные звезды, и эти сверхмассивные звезды выпускают в окружающее их пространство высокоэнергетические фотоны - то есть, рентгеновские фотоны. Кластер изначально полон газа, но после излучения первой партией массивных звезд своих энергетических фотонов большая часть газа получит ускорение и сбежит из него. Приблизительно через 3-10 млн лет скопление окажется без газа, следовательно, начнется подавление процесса формирования звезд".
Чэньюань Ли

Однако десять лет назад астрономы обнаружили в старых шаровых скоплениях, которым больше 10 млрд лет, более молодые звезды. Сейчас Ли и его коллеги заявили об убедительных доказательствах, что причиной этого является послеследовавшие процессы "звездообразования".

Исследователи проанализировали данные трех шаровых скоплений, расположенных в двух карликовых галактиках, вращающихся вокруг Млечного Пути, полученных с Хаббла. От Земли два из них, NGC 1783 и NGC 1696, расположены приблизительно в 160000 световых лет (Больше Магелланово Облако), а третье, NGC 411, - в 190000 световых лет (Малое Магелланово Облако). NGC 1783 имеет около 180000, NGC +1696 - 50000, а NGC 411 - 32 000 солнечных масс.

Шаровое скопление NGC 1783, снятое Хабблом Фотография: ESA/Hubble & NASA

Астрономы обнаружили, что этим шаровым скоплениям звезд примерно 1,5 млрд лет. В них есть группы звезд, которые на несколько сотен млн лет моложе других. Эти молодые звезды составляют около 0,2-2 % массы этих кластеров.

В частности, скопление NGC 1783, которому около 1,4 млрд лет, имеет группы звезд в возрасте 450 млн и 890 млн лет; NGC 1696, которому около 1,5 млрд лет, содержит 500000000-летние звезды, а в 1,4 млрд-летнем кластере NGC 411 некоторым звездам 320 млн лет.

Одним из объяснений этой разницы возраста является то, что эти звезды только выглядят относительно молодыми, но фактически являются "синими отставшими". Такие звезды выглядят моложе из-за вливания дополнительного топлива, которое они получают после перекачивания газа своих соседей или полного поглощения других звезд. Однако цвета и расположение этих молодых звезд не соответствуют тем, которые исследователи, исходя из предыдущих работ, ожидали от "синих отставших".

Вместо этого Ли и его коллеги вычислили, что кластеры могли собирать или аккумулировалить достаточно случайного газа и пыли, чтобы вызвать новые волны звездообразования, так как орбиты этих шаровых скоплений проходят через газообразные диски их галактик .

"Традиционно ученые не ожидали, что молодой звездный кластер может сформировать дополнительные звезды после своего первоначального формирования. Наше открытие показывает, что эволюция звездного скопления намного сложнее, чем мы полагали, - должно быть частое взаимодействие между звездными скоплениями и их окружением".
Чэньюань Ли

Будущие исследования будут направлены на другие шаровые скопления в Магеллановых Облаках и Млечном Пути, что позволит расширить выводы исследователей.

Источник: Nature

Карликовые галактики - окно в раннюю Вселенную

Исследователи нашли доказательство того, что в ранний период наша Вселенная была ленива и неповоротлива.

Карликовые галактики позволяют взглянуть на условия в юной Вселенной, пишут исследователи во главе с Юном Ши (Yong Shi) из Университета Нанкина в Китае.

Звездобразование в молодой Вселенной происходило медленно. Это доказали наблюдения двух близлежащих карликовых галактик. Как пишут астрономы в британском журнале "Nature", такие маленькие галактики позволяют познакомиться с условиями, существовавшими в ранней Вселенной, которая состояла почти исключительно из водорода и гелия.

Все более тяжелые элементы еще не родились: должны были пройти тысячелетия, чтобы путем ядерного синтеза они образовались внутри звезд. Однако тяжелые элементы считаются важным фактором звездообразования, так как они ускоряют охлаждение газовых облаков, которые затем могут накапливаться в будущих звездах.

Карликовая галактика Секстант А
Изображение: ESA/NASA/JPL-Caltech/NRAO

Формирование новых звезд протекает в подобных объектах очень неспешно, поэтому команда Юна Ши исследовала две близлежащие карликовые галактики: Секстант А и несколько удаленную ESO 146-G14, в каждой из которых меньше одной десятой тяжелых элементов - металлов, присутствующих в нашей родной Галактике. Астрономы сумели в них выделить семь областей звездообразования.

Действительно, рождение новых солнц происходит там в замедленном темпе. Эффективность звездообразования составляет менее одной десятой этого показателя Млечного Пути и больших галактик с высоким содержанием тяжелых элементов. Поэтому карликовые галактики - эти "осколки ранней Вселенной", где присутствие металлов очень незначительное, представляют собой "драгоценные окна в прошлое" и являются лучшими лабораториями для исследования условий в молодой Вселенной, подчеркивают Ши и его коллеги.

Это изображение показывает карликовую галактику NGC 4449 из созвездия Гончих Псов, где идут подобные процессы Фото: DPA

Два года назад о ней много писали, так как астрономы обнаружили, что этот мелкий космический "хищник", удаленный на 12,4 млн. световых лет, собирается проглотить своего компаньона - маленькую галактику, обнаруженную лишь в 2007 году. До этого такой галактический каннибализм был замечен только у больших звездных систем размером с Млечный Путь.

Астрофизики еще не выяснили, как при отсутствии металлов происходило зарождение звезд из газовых облаков нашей юной Вселенной, но исследование, проведенное группой Ши, позволяет заглянуть на "миллиарды лет назад", во время образования первых звезд.

Источник: nasa.gov

Звезда-гигант в самой большой области звездообразования

Астрономам удалось идентифицировать самую массивную звезду, находящуюся в самой обширной области звездообразования нашего Млечного Пути. Объект под номером W49nr1 имеет от 100 до 180 масс Солнца. От наблюдений за звездой-гигантом исследователи ожидают новые сведений о происхождении таких гигантских звезд.

Открытие новой очень массивной звезды важно для астрономов по нескольким причинам. Такие звезды, чья масса превышает солнечную больше, чем в 100 раз, еще мало изучены. По сравнению с нашей центральной звездой, они очень недолговечны: живут несколько миллионов лет, а наше светило - более десяти миллиардов лет. К тому же, такие звезды-гиганты очень редко встречаются. Среди миллиардов звезд, которые зафиксировали и исследовали астрономы, всего несколько десятков с такой массой. Большинство из них открыты именно в последние годы.

Звезды-гиганты сильно влияют на свое окружение

Несмотря на это, массивные звезды оказывают огромное влияние на свое окружение: они чрезвычайно яркие и испускают большие количества как высокоэнергетического ультрафиолетового излучения, так и частиц, образующих так называемый звездный ветер. Такая звезда “выдувает” большой пузырь в окружающий ее газ, который вблизи звезды сразу разлагается на компоненты (ионизируется), а более удаленный газ отталкивает от себя звезду.

Вытесненный газ может вызывать, например, коллапс более дальних газовых облаков, а также образование новых звезд. Таким образом массивные звезды могут давать толчок к дальнейшему звездообразованию. Но еще несколько лет назад астрономы не знали, как могут рождаться звезды с такой большой массой. Совсем недавно ученые сумели смоделировать формирование таких звезд.

Возникновение массивных звезд

Пока точный процесс не выяснен: существует несколько конкурирующих моделей образования массивных звезд. Одна из них предполагает, что звезды этого класса возникают в результате слиянии двух звезд в один большой кластер. Пока, однако, известны только три звездных скопления, где найдены такие массивные звезды: NGC 3603, кластер Арка (Млечный Путь) и R136 (Большое Магелланово Облако).

Цветное изображение центральной области W49. Звезда W49nr1 отмечена белой стрелкой Фото: С.-В. Ву, А. Бик, Т. Хеннинг, А. Паскуали, В. Бранднер, А. Стольте

Группа астрономов (Институт астрономии Макса Планка) во главе с Шивей Ву обнаружила еще одну такую массивную звезду в самой обширной области звездообразования нашего Млечного Пути - W49, находящейся от Земли приблизительно в 36 тысячах световых лет. Два спиральных рукава нашей родной галактики со всей ее пылью лежат между Солнечной системой и этим звездным скоплением.

Наблюдения в инфракрасной области

Это не упростило открытие новых звездных гигантов, "так как W49 скрывается за большими объемами межзвездной пыли и до нас доходит только одна триллионная видимого света, который его звезды посылают в направлении Земли. Поэтому мы провели наблюдения в инфракрасном диапазоне - инфракрасный свет может проходить через пыль абсолютно беспрепятственно", - объясняет Ву.

С помощью инфракрасного спектра Very Large Telescope (ESO) астрономы смогли определить тип звезды. Вместе с измеренным уровнем светимости звезды эта информация позволяет вычислить температуру и общее количество света, которую испускает звезда. Сравнение со звездными моделями показало, что этот гигант должен обладать массой в 100-180 раз больше солнечной.

Благодаря своим огромным размерам W49 - один из важнейших регионов нашей галактики, в котором можно исследовать формирование и развитие очень массивных звезд. Астрономы определили также ключевой объект в ккластере - W49nr1. В текущих и дальнейших наблюдениях они надеются найти больше ответов о короткой жизни массивных звезд и об их загадочном рождении, пишет astronews.com.

Многие массивные звезды - это двойные системы

За самыми тяжелыми звездами обычно скрываются двойные системы. Астрономы из Германии обнаружили, что подобные пары встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее - в частности, у массивных звезд наличие близнецов может быть даже нормой.

Известно, что вокруг сверхмассивных звезд часто вращаются их компаньоны. Вместе они образуют бинарную систему, которую, однако, даже самые современные телескопы определяют с трудом. Расстояние между звездами двойной системы, по сравнению с путем до Земли, настолько малы, что их невозможно отобразить отдельно друг от друга.

Исследование немецких ученых

Астрономы из команды Рурского университета Бохума (RUB), возглавляемой Рольфом Чини (Rolf Chini) вели наблюдения в обсерватории, находящейся в чилийской пустыне Атакама. Они детально исследовали 800 массивных звезд - каждую в течение нескольких дней или даже недель.

Масса Эта Киля, самой яркой звезды в туманности Киля, примерно в 100-120 раз превышает массу Солнца Фото: © RUBIN

Эффект Доплера выдает двойные звезды

Они обнаружили, что на самом деле более 90 процентов наблюдаемых звезд - двойные объекты. Это открытие стало возможным лишь с помощью "трюка", так как считается, что обсерватория RUB безнадежно уступает некоторым другим современным телескопам, например, расположенному всего в 20 километрах "Very Large Telescope", принадлежащему Европейской южной обсерватории. Однако астрономам пришел на помощь эффект Доплера: если звезда удаляется от наблюдателя, то её световой спектр сдвигается к красной зоне. Если же звезда приближается, спектр смещается в сторону синего цвета. У пересекающих друг друга орбит звезд Чини и его коллеги заметили такие характерные сдвиги, которые колебались с регулярными интервалами - явное доказательство двойных звезд.

Статистический анализ свидетельствует, что вероятность двойной системы возрастает с увеличением массы: чем тяжелее звезда, тем более возможен у неё компаньон. Особенно неожиданными являются соотношения масс партнеров. Далеко не всегда маленькая звезда обращается вокруг большей. Часто обе примерно одинакового размера и тяжести.

Схематическое изображение эффекта Доплера Фото: © RUBIN

Новая модель формирования двойных звезд

Однако это опровергает общепринятую модель, объясняющую, как возникают двойные звезды, согласно которой считается, что большая звезда захватывает меньшую. Ей противоречит большое количество двойных систем со звездами одинаковых размеров. "Почему звезда в 50 солнечных масс должна притянуть звезду с теми же 50 солнечными массами? - спрашивает Чини и продолжает, - было бы гораздо легче захватить звезду с одной солнечной массой. Процесс звездообразования, конечно, дает объяснение этому явлению".

Поэтому астрономы предлагают новую модель образования таких систем: гигантские газовые и пылевые облака, из которых рождаются массивные звезды, в ходе этого процесса разделяются. Из каждой половины возникает звезда, оба партнера (примерно одинаковой массы) вращаются друг вокруг друга, как близнецы. Этот тип рождения бинарных звездных систем также может быть рассчитан и подтверждён на модели. Многие теории, например возникновения отдельных массивных звезд, до сих пор имеют пробелы, пишет scinexx.de.

Изображение области звездообразования "Ядро Облака Змеи"

Опубликованное НАСА новое изображение, выполненное на основе материалов космического телескопа Спитцер и 2MASS, представляет формирующиеся в газопылевом облаке звёзды. Фотография получена в инфракрасном световом диапазоне путём совмещения 82 снимков, так как в видимом свете эту область звездообразования рассмотреть невозможно.

Инфракрасный свет может проникать сквозь пыль и позволяет заглянуть внутрь звездного "инкубатора". Перед нами предстают оранжевые и желтые молодые звезды, а центральный участок газа окрашен голубым цветом. Темное пятно, расположенное слева от центра облака, содержит так много пыли, что там блокируется даже инфракрасный свет. Именно в этих темных местах и начинается формирование звезд.

От этой области, получившей название "Ядро Облака Змеи" (Serpens Cloud Core), до Земли свет добирается приблизительно 750 лет. Находится она в созвездии Змеи, названном так благодаря сходству с этим пресмыкающимся в видимом световом диапазоне. В этом регионе сосредоточены только звезды с относительно низкой и умеренной массой. Здесь недостаточно крупных и очень ярких звезд, встречающихся в больших областях звездообразования, таких как туманность Ориона (М42).

В этом инфракрасном изображении Ядра Облака Змеи видны звезды, зарождающиеся из прохладной пыли и газа Фото: NASA/JPL-Caltech/2MASS

Внутреннее Ядро облака Змеи удивительно подробно показано на этом изображении, для создания которого потребовалось 16,2 часа работы телескопа Spitzer. Наблюдения были сделаны во время "теплой миссии" Спитцера - фазы, начавшейся в 2009 году, когда обсерватория, как и планировалось, исчерпала охлаждающую жидкость. Большинство мелких точек на этом изображении являются звездами, расположенными позади или перед туманностью Змеи.

Змея является одной из нескольких областей звездообразования, изучаемой в ходе проекта YSOVAR, который провел повторные наблюдения в каждом регионе, чтобы найти изменения яркости молодых звезд. Такие колебания могут дать нам ценные сведения о том, как растут и "взрослеют".звезды, пожирающие газ и пыль.

Наблюдения Спитцера на длинах волн 3.5 и 4.6 микронов отображены, соответственно, синим и оранжевым цветом.

Источник: jpl.nasa.gov

Как возникают двойные звезды

С помощью составных радиотелескопов VLA (Нью-Мексико) и CARMA (Калифорния) астрономы обнаружили у двух молодых протозвезд неизвестные ранее звёзды-спутники. Это открытие поможет учёным получить новые сведения о формировании двойных систем.

Астрономы предполагают, что около половины звезд солнечного типа в Млечном Пути не одиночки, как Солнце, а являются частью систем, состоящих из двух или даже большего количества звёзд. Однако у них нет твёрдой уверенности, как, собственно, возникают такие звездные системы.

Образование системы двойной звезды

"Единственной возможностью решения этого вопроса является наблюдение очень молодых звездных систем, в надежде застать момент их возникновения, - подчеркнул Джон Тобин, сотрудник Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO). - Именно это мы попытались сделать, наблюдая за звездами, и таким путём мы получили новые, ценные доказательства".

Астрономы нашли новые доказательства того, что двойные звезды образуются путем фрагментации газопылевого диска вокруг зарождающейся звезды
Фото: Билла Сакстона, NRAO/AUI/NSF

По их наблюдениям, система двойной звезды возникает тогда, когда вокруг совсем молодой звезды из газа и пыли образуется диск и на орбите вокруг первой рождается вторая звезда. В период роста протозвёзды окружены газопылевыми дисками и раздуваются перпендикулярно этим дискам, выбрасывая с высокой скоростью вещество в космос.

Наблюдения астрономов за звёздообразованием

Совместно с международной командой астрономов Тобин наблюдал две молодые звезды на удалении в тысячу световых лет. Он исходил из направления выброса звездного вещества и обнаружил неизвестную звезду-компаньон, находившуюся в плоскости предполагаемого газопылевого диска. В одной из двух систем этот пылевой диск можно было даже заметить.

Выводы учёных об образовании двойных звёзд

"Это согласуется с теоретическими моделями, по которым звезда-спутник образуется в диске путём фрагментации", - подчеркнул Тобин. В прошлом году его командой был обнаружен большой пылевой диск вокруг звезды на ранней стадии её развития. Доказательство того, что такие околозвёздные диски формируются на очень ранней стадии звездообразования, было решающей предпосылкой для теории фрагментации.

Новые наблюдения являются еще одним свидетельством о правильности теории фрагментации при образовании двойных звезд, пишет astronews.com.

Мигающая двойная звезда?

Изображение: NASA/ESA и R. Hurt

Около 950 световых лет отделяет Землю от области звездообразования IC 348, которая находится в созвездии Персей. С помощью космического телескопа Spitzer там был обнаружен в диапазоне инфракрасного излучения объект LRLL 54361, внутри которого образуются одна или две новых звезды. Особенностью этого объекта является то, что каждые 25,43 дней его инфракрасная яркость в течение недели увеличивается примерно в десять раз.

Это поведение было обнаружено с помощью Спитцера и Хаббла международной исследовательской группой во главе с Джеймсом Мазеролле (James Muzerolle) из Научного института космического телескопа в штате Мэриленд. Астрономы наблюдали в среднем инфракрасном диапазоне область звездообразования, в которой около 300 очень молодых объектов. Это протозвезды, которые еще только должны стать полноценными звездами. Их возраст оценивается примерно в 100 000 лет.

При исследованиях с помощью космического телескопа Spitzer учёным бросились в глаза регулярные и сильные колебания яркости объекта LRLL 54361. После этого команда провела в декабре 2010 года многократые наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл. Снимки Хаббла детально показали LRLL 5436 на длине волны 1,6 мкм. Исследования с помощью Хаббла подтвердили период колебаний яркости, определённый ранее телескопом Spitzer. Источник яркости вспышки скрыт за плотным газопылевым диском и защитной оболочкой из пыли и газа, поэтому его невозможно непосредственно наблюдать даже с помощью Хаббла.

Структура двойной звёздной системы LRLL 54361 (диапазон инфракрасного излучения) Изображение: NASA/ESA и R. Hurt

Исследователи предположили, что в центре LRLL 54361 находится тесная двойная система звезд, окруженная общим диском пыли. Однако непосредственно доказать её существование они не могут, хотя предполагают, что изменения яркости происходят, если на двойную звезду попадает большое количество вещества из диска. Это происходит, когда оба партнера, двигаясь по своим эллиптическим орбитам вокруг общего центра, каждые 25,34 дней подходят особенно близко друг к другу. Хотя двойная звезда создаёт своей силой притяжения разрыв в диске, тем не менее, обе звезды связанны с диском аккреционным потоком и накапливают вещество с его помощью.

Изменения яркости объекта LRLL 54361 (диапазон инфракрасного излучения) Фото: NASA/ESA и Z. Levay

Эта материя особенно интенсивно сталкивается со звездами, когда они находятся близко друг к другу. При этом она нагревается, ярко светит и, в свою очередь, нагревает окружающую пыль, которая - как показывают наблюдения - снова отдаёт поглощенное излучение в среднем инфракрасном диапазоне. Данные изображений Хаббла показали, что защитная оболочка LRLL 54 361 содержит две конусообразные полости, которые проходят выше и ниже плотного газопылевого диска. Их контуры можно обнаружить по рассеянному на их краях инфракрасному свету. Они, вероятно, возникли из газовых струй (джетов), исходящих из рождающихся в центре звезд. При наблюдениях можно было проследить, как свет вспышки движется по направлению от центра. К нам он попадает только кружным путём: в виде светового эха от стен полостей, пишет sterne-und-weltraum.de.

Из снимков Хаббла ученые сделали замечательное видео:

Космические "разводы" после танцев

Фото: NASA/STScI, Наследие Хаббла

Почему звездные пары иногда расходятся и странствуют по галактике в одиночестве? Немецкие астрономы изучили области звездообразования и выяснили, что один кубический световой год может производить миллионы звезд.

Одинокие звезды в Млечном Пути встречаются в меньшинстве: по расчетам астрономов, они составляют примерно одну треть от общего числа, остальные же входят в системы с двумя или даже с несколькими звездами. Боннские астрономы сообщают в журнале Astronomy & Astrophysics, как могут появиться эти различные формы.