Вчені з’ясували, як народжувалися зорі у ранні космічні епохи

Науковці кажуть, що навіть сьогодні розуміння утворення зірок все ще розвивається. А зрозуміти, як утворювалися зірки в ранньому Всесвіті, ще складніше.

Вчені з’ясували, що деякі зорі у ранньому Всесвіті могли народжуватися у "пухових" космічних коконах.

Про це пише Space.com.

Зорі народжуються в "зоряних яслах" – регіонах галактик, багатих на газ і пил, які можуть ставати надмірно щільними та колапсувати, утворюючи молоді зорі, або "протозорі". Ці газові скупчення, відомі як "молекулярні хмари", можуть простягатися на сотні світлових років і слугувати місцем народження тисяч зірок.

Сучасні науковці добре розуміють, як формуються зорі у Всесвіті сьогодні, однак залишається загадкою, чи відбувався цей процес таким самим у ранні космічні епохи.

"Навіть сьогодні наше розуміння процесу зореутворення ще розвивається, а усвідомити, як зорі формувалися в ранньому Всесвіті, ще складніше. Ранній Всесвіт значно відрізнявся від сучасного: він був заповнений переважно воднем і гелієм, а важчі елементи з'явилися пізніше у масивних зорях", – розповів керівник дослідження, дослідник Університету Кюсю Кадзукі Токуда.

У Чумацькому Шляху молекулярні хмари, що породжують зорі, мають волокнисту (або "ниткоподібну") структуру. Вона розпадається на щільні молекулярні ядра, що схожі на "зоряні яйця". Ці ядра притягують до себе газ і пил із ширшої молекулярної хмари, допоки не утвориться молода зоря.

Але чи так було мільярди років тому?

"Ми не можемо подорожувати назад у часі, щоб вивчати зореутворення в ранньому Всесвіті, але можемо спостерігати його аналоги в сучасному Всесвіті", – пояснив Токуда.

Одним із таких середовищ, яке також має мало важчих за гелій елементів (що астрономи загалом називають "металами"), є Мала Магелланова Хмара (MMХ). Ця карликова галактика-супутник Чумацького Шляху розташована приблизно за 200 тис. світлових років від нас і містить лише п’яту частину металів, які є в нашій галактиці. Це робить її чудовою моделлю для вивчення умов, які панували у Всесвіті близько 4 млрд років після Великого вибуху (тобто 10 ммлр років тому).

Щоб дослідити, як формувалися перші зорі, Токуда та його колеги звернулися до MMХ, використовуючи масив радіотелескопів ALMA (Atacama Large Millimeter Array) у Чилі.

Попередні дослідження зореутворювальних регіонів MMХ не мали достатньої роздільної здатності, щоб визначити, чи існують там волокнисті молекулярні хмари. ALMA дозволив отримати чіткіші зображення цієї карликової галактики, допомагаючи вченим відповісти на це запитання.

"Загалом ми зібрали та проаналізували дані про 17 молекулярних хмар. У кожній із них зароджувалися молоді зорі масою, приблизно в 20 разів більшою за масу Сонця. Ми з’ясували, що близько 60% досліджених молекулярних хмар мали ниткоподібну структуру шириною приблизно 0,3 світлового року, а решта 40% мали "пухнасту" форму", – розповів Токуда.

Команда також визначила, що температура всередині ниткоподібних молекулярних хмар була вищою, ніж у "пухнастих". Дослідники припускають, що ця різниця у температурі пов’язана з віком хмар.

Результати вказують на те, що висока температура ниткоподібних хмар зумовлена їхнім зіткненням. Коли температура висока, газові хмари менш турбулентні, але з часом вони охолоджуються, стають більш хаотичними, що й призводить до утворення "пухнастої" форми.

Цей процес впливає на зореутворення. У ниткоподібних хмарах легше утворюються низькомасивні зорі, подібні до Сонця. Однак, якщо хмара стає "пухнастою", вона може не розпастися на менші частини, що ускладнює формування таких зір.

"Це дослідження показує, що середовище, зокрема наявність достатньої кількості важких елементів, є вирішальним для підтримки ниткоподібної структури і може відігравати важливу роль у формуванні планетних систем. У майбутньому буде важливо порівняти наші результати з дослідженнями молекулярних хмар у середовищах, багатих на важкі елементи, зокрема у Чумацькому Шляху", – розповів Токуда.

Він додав, що такі дослідження допоможуть краще зрозуміти еволюцію молекулярних хмар та їхні зміни з часом, а також намалювати детальнішу картину розвитку Всесвіту загалом.

До слова, марсохід NASA зафіксував сліди рідкої води, і це змінює уявлення про Червону планету.