Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» получила новые снимки крайне юной протозвезды L1527. Этой звезде всего 100 тыс. лет — это ничто по сравнению с нашим Солнцем, которому свыше 4,5 млрд лет. Юность таких объектов сопровождается бурной деятельностью, когда будущая звезда поглощает окружающее вещество и, разогреваясь, расплёскивает его по Вселенной причудливыми красками туманности.

Изображение звезды L1527, полученное камерой MIRI «Джеймса Уэбба». Источник изображения: NASA

Ранее «Джеймс Уэбб» уже делал снимок протозвезды L1527. В 2022 году он получил изображение с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam). Новый снимок получен прибором MIRI (средний инфракрасный диапазон), который может дальше заглянуть за окружающую протозвезду завесу из пыли и газа. Снимок с MIRI не такой резкий и чёткий, как с NIRCam, но он добавляет картинке объём и новые детали.

Если приглядеться, мы увидим, что протозвезда L1527 как бы разделена пополам. Это следы газопылевого диска вокруг растущей звезды. Мы видим его с ребра. Звезда черпает из него вещество и излучает энергию в процессе его аккреции. Центральная область вблизи протозвезды насыщена ионизирующим излучением и выглядит на снимке как красная вспышка (в изображение которой оптическая система «Уэбба» добавляет свои артефакты — восемь лучей).

Снимок L1527, полученный в 2022 году камерой NIRCam

«Вспышка» переходит в белое свечение — это происходит отток пыли и газа, разгоняемый излучением звезды. Дальше белый «взрыв» продолжается синим «пламенем». Так на изображениях «Уэбба» выглядят следы полициклических ароматических углеводородов, которых во Вселенной больше всего. Звезда также инициирует их отток, в результате чего формируется причудливая туманность в форме песочных часов.

Когда звезда наберёт свою массу из окружающего вещества, процесс аккреции прекратится и заберёт с собой эти чудесные виды. К счастью, на небе достаточно звёзд, чтобы найти новый пример для восхищения красотой юных звёзд.

Учёные всего мира надеются на космический телескоп «Джеймс Уэбб», чтобы ответить на многочисленные вопросы. Благодаря огромному сегментированному зеркалу и чувствительности к инфракрасному излучению «Уэбб» идеально подходит для изучения сверхдалёких галактик, экзопланет и звёздообразований.

Источник изображения: NASA / ESA / CSA

Группа астрономов из Лаборатории реактивного движения (JPL) под руководством Клауса Понтоппидана (Klaus Pontoppidan) опубликовала новые удивительные снимки звёздообразующего региона, сообщает ExtremeTech. Используя инструмент NIRCam телескопа Уэбб, команда сканировала туманность Змееносца, чтобы больше узнать о процессе звёздообразования. На снимках изображена группа молодых звёзд в туманности Змееносца, расположенного примерно в 1300 световых лет от Земли, извергающих струи газа, которые идеально выровнены в одном направлении.

«Астрономы давно предполагали, что при коллапсе облаков с образованием звёзд, они будут вращаться в одном направлении», — сказал Понтоппидан. «Однако мы никогда раньше этого не видели так явно. Эти выровненные вытянутые структуры по сути являются историческим открытием фундаментального процесса рождения звёзд», — добавил он.

Ярко-красные вытянутые структуры на снимках представляют собой ударные волны от столкновений потоков газа, выбрасываемых звёздами, с окружающим межзвёздным облаком. Этот газ состоит в основном из молекулярного водорода и окиси углерода и заметен в инфракрасном свете как ярко-красная вспышка. До Уэбба эти потоки газа от молодых звёзд были видны лишь как слабые пятна или были вообще невидимы. Телескоп же раскрыл внутренние процессы и ключевые моменты звёздообразования.

Туманность Змееносца имеет и другие интересные особенности, включая «Bat Shadow» (тень летучей мыши), ранее заснятую телескопом Хаббл. Она видна ближе к центру изображения и вызвана протопланетным диском, отбрасывающим тень на плотный газ позади него. А ближе к правой части изображения можно увидеть пределы возможностей Уэбба. Так, тёмные области в этом секторе представляют собой карманы газа, настолько плотного, что даже инфракрасный свет не может пройти сквозь них.

Космический телескоп James Webb работает всего около двух лет, но уже значительно расширил наше понимание Вселенной и подтвердил теоретически предсказанные процессы, такие как выровненные струи в туманности Змееносца. Благодаря успешному запуску, NASA считает, что Уэбб может проработать 20 лет, что вдвое превышает изначально запланированный срок службы.

26 марта космический телескоп «Хаббл» запечатлел на фотографии молодую многозвёздную систему FS Tau, расположенную примерно в 450 световых годах от Солнца. Возраст этой системы оценивается астрономами в 2,8 миллиона лет — это лишь мгновенье ока в масштабах вселенной.

Звёздная система FS Tau / Источник изображения: NASA

Самый яркий объект в центре изображения — FS Tau A, двойная система Тельца, состоящая из двух молодых переменных звёзд. Частично затенённый темной вертикальной полосой космической пыли яркий объект справа — протозвезда FS Tau B.

По словам астрономов, изучивших эту фотографию, FS Tau B «окружена протопланетным диском — оставшимся после образования звезды скоплением пыли и газа в форме блина, из которого в конечном итоге образуются планеты. Толстая полоса пыли с края разделяет то, что считается освещёнными поверхностями диска».

Международная группа учёных при помощи прибора MIRI (Mid-Infrared Instrument) на космическом телескопе «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружила в скоплениях вещества вокруг протозвёзд IRAS 2A и IRAS 23385 ледяные соединения сложных органических молекул: этилового спирта и, предположительно, уксусной кислоты.

Снимок протозвезды IRAS 23385. Источник изображения: webbtelescope.org

Некоторые из органических веществ, в том числе обнаруженные в рамках данного исследования в твёрдом агрегатном состоянии, ранее фиксировались в газообразном состоянии — учёные предположили, что вещество переходит из твердой в газообразную фазу посредством сублимации, то есть минуя жидкость. Обнаружение ледяной органики даёт учёным надежду лучше понять происхождение других, ещё более крупных молекул в космосе.

Исследователи пытаются выяснить, в какой степени эти органические вещества переносятся на планеты, появляющиеся на гораздо более поздних стадиях эволюции протозвёзд. Считается, что в ледяной фазе эти вещества легче переносятся из молекулярных облаков в диски, из которых формируются планеты, чем в более горячей газообразной фазе. В ледяном состоянии они могут попадать на кометы и астероиды, которые, в свою очередь сталкиваются с формирующимися планетами и доставляют на них ингредиенты для потенциального зарождения жизни.

Учёные также обнаружили более простые молекулы, в том числе муравьиную кислоту, метан, формальдегид и диоксид серы. Исследования показывают, что серосодержащие соединения играли важную роль в запуске метаболических реакций на молодой Земле. Особый интерес в данном исследовании представляет IRAS 2A — протозвезда малой массы, развитие которой может быть похожим на ранние стадии жизни Солнечной системы. Обнаруженные вокруг этой протозвезды органические вещества, возможно, также появились на ранних стадиях развития Солнечной системы, а впоследствии были доставлены на древнюю Землю.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) запечатлел два огромных потока вещества, которые производит будущая звезда, известная как «Объект Хербига — Аро 211». Объект расположен в 1000 световых лет от Земли, а его масса составляет всего 8 % от солнечной. Снимок был сделан ещё 28 августа 2022 года.

Объекты Хербига — Аро представляют собой участки туманностей, связанные с молодыми звёздами. Выбрасываемое ими с огромной скоростью вещество вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли, порождая яркое свечение. На снимке данного объекта идентифицированы оксид углерода, оксид кремния и молекулярный водород. Изучившие снимок астрономы отметили, что в выбросах вещества почти не видно следов атомной или ионизированной эмиссии: ударным волнам объекта, вероятно, не хватает энергии, чтобы разрывать молекулы.

Ближайшие к протозвезде области потока вещества движутся со скоростью от 80 до 100 км/с. «Узловатые и извивающиеся» фрагменты вещества, как уточнили учёные Института исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI), — это монооксид кремния. Высокое разрешение «Джеймса Уэбба» в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах позволяют подробно рассмотреть объект сквозь окружающие его газ и пыль. Впрочем, у него ещё остались свои тайны: протозвезда в ядре объекта может оказаться двойной — возможно, разобраться в этом помогут его дальнейшие наблюдения.

Новорожденные звёзды (протозвёзды) в туманности Ориона испускают яркое радиоактивное излучение, обусловленное тем, что они активно напитываются окружающим их газом и пылью, которые необходимы для роста. Необычное явление в туманности Ориона, ближайшей к Земле области звёздообразования, удалось обнаружить с помощью космического телескопа «Спитцер» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США.

Туманность Ориона. Источник изображения: ESA / NASA / JPL-Caltech

Протозвёзды испускают радиоактивное излучение на самой ранней стадии развития, когда их возраст не превышает 100 тыс. лет. Исследование также показало, что яркие вспышки повторяются примерно каждые 400 лет. Такое поведение является признаком того, что звёзды активно «питаются», поглощая материал из окружающих их облаков газа и пыли по мере накопления массы.

«В процессе наблюдения за звёздообразованием можно увидеть, как облака газа разрушаются, образуя звезду. Результаты исследования могут стать значительным шагом вперёд в понимании физики, действующей в первые годы жизни звезды, в том числе того, как молодые звёзды набирают массу быстрыми темпами. Этот период звёздной эволюции был окутан тайной, поскольку молодые звёзды скрыты внутри облаков холодного молекулярного газа и пыли, которые являются строительными блоками для звёзд», — рассказал один из авторов исследования, астроном Университета Толедо Том Мегет (Tom Megeath).

Внутри плотных облаков из газа и пыли протозвёзды моложе 100 тыс. лет, классифицируемые как «протозвёзды класса 0», производят вспышки, которые трудно наблюдать с помощью наземных телескопов. Несмотря на то, что первая подобная вспышка была замечена около 100 лет назад, с тех пор они фиксировались крайне редко. В период с 2004 по 2017 годы инфракрасный космический телескоп «Спитцер» помогал астрономам заглянуть за завесу из облаков газа и пыли, фиксируя вспышки протозвёзд в туманности Ориона, расположенной в одноимённом созвездии. Миссия космического телескопа длилась в течение 16 лет и была завершена в 2020 году.

Наблюдая за 92 ранее неизвестными протозвёздами класса 0, учёные обнаружили три радиоактивные вспышки, две из которых не фиксировались прежде. В ходе исследования было установлено, что вспышки, в ходе которых происходит радиоактивное излучение, у молодых звёзд происходят примерно раз в 400 лет. Отмечается, что частота вспышек у протозвёзд выше, чем у более старых звёзд, находящихся дальше в своём развитии. По оценкам учёных, одна такая вспышка длится около 15 лет.

Полученные данные также могут улучшить понимание учёных касательно того, как потребление газа и пыли может влиять на формирование планет вокруг звёзд. Учёные считают, что радиоактивные вспышки могут влиять на окружающий протозвёзды материал. Например, это явление может влиять на появление молекул и кристаллов, способных сливаться друг с другом, образуя более крупные структуры, напоминающие планеты. Это может означать, что более 4,5 млрд лет назад, ещё до образования Земли, Солнце представляло собой одну из таких протозвёзд, периодически излучающих мощные радиоактивные вспышки.