Астрономы изучили процессы звездообразования в карликовых галактиках


В галактиках с активным звездообразованием оказалось неожиданно много массивных звезд

и
Science
, кратко об этом рассказывается в пресс-релизе на сайте Европейской Южной обсерватории.

В галактиках со вспышками звездообразования скорость образования новых звезд может более чем в сто раз превосходить скорость этого процесса в Млечном Пути. В таких системах массивные звезды (с массами более 8-10 масс Солнца) генерируют мощные потоки ионизирующего излучения и вещества, а также ударные волны, взрываясь как сверхновые, что влияет на динамическую и химическую эволюцию галактики. Исследование распределения масс звезд в таких объектах путем построения начальной функции масс может рассказать нам как об их развитии, так и об их роли в эволюции Вселенной, например понять, как самые первые галактики со вспышкой звездообразования способствовали реионизации Вселенной.

Масса звезды определяет ее будущую эволюцию, чем больше масса, тем больше яркость звезды и тем меньше продолжительность ее жизни. Зная долю звезд различных масс, формирующихся в галактике, ученые могут понять ход ее эволюции на протяжении долгого времени, например оценка обилия различных химических элементов в галактике или количества зарождающихся черных дыр, образующихся при гравитационном коллапсе массивных звезд. Поэтому большое внимание было уделено пониманию того, является ли начальная функция масс универсальной для многих галактик или сильно зависит от их свойств. За последние несколько десятилетий появились доказательства того, что в областях интенсивного звездообразования наблюдаются более массивные звезды, чем ожидалось, однако это требовало уточнения.

Группа астрономов под руководством Чжиюй Чжана (Zhi-Yu Zhang) при помощи системы ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) определила долю массивных звезд в четырех далеких и богатых газом галактиках со вспышкой звездообразования. Астрономы определяли отношение содержания изотопов 18O и 13C в межзвездной среде галактик. Кислород, углерод и их стабильные изотопы образуются исключительно путем нуклеосинтеза в звездах. При этом изотоп 13С образуется, в основном, в звездах с низкой и средней массой (менее 8 масс Солнца), а 18О — в более массивных звездах. Эти изотопы после смерти звезды попадают в межзвездную среду, поэтому определение отношение их количества помогает построить начальную функцию масс. Другая группа под руководством Фабиана Шнайдера (Fabian Schneider) исследовала распределение звезд по массам и возрасту в огромной области звездообразования Тарантул в соседней с нами галактике Большом Магеллановом Облаке при помощи спектрографа FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), установленного на телескопе VLT (Very Large Telescope) в Чили.

Изображения галактик со вспышками звездообразования, наблюдавшихся на ALMA в эмиссионных линиях изотопов 13C (верхний ряд) и 18O (нижний ряд).

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Zhang et al.

Поделиться

Туманность Тарантул — область звездообразования в соседней галактике Большом Магеллановом Облаке. Снимок получен на телескопе VST.

ESO

Поделиться

Ожидалось, что галактики, наблюдавшиеся в ранней Вселенной, будут иметь более примитивную картину звездообразования, чем галактики, наблюдаемые в местной Вселенной, так как у них было меньше времени для развития. Однако оказалось, что отношение изотопов 18O/13C для этих галактик в 10 раз больше, чем для Млечного Пути. Это значит, что в этих галактиках со вспышками звездообразования доля массивных звезд гораздо выше. В туманности Тарантул наблюдается похожая картина — звезд с массами более 30 и 60 масс Солнца оказалось гораздо больше, чем ожидалось. Эти результаты позволяют предположить, что верхний предел массы звезд может доходить до 150-300 масс Солнца и требуют пересмотра существующих космологических моделей и моделей образования популяций звезд в галактиках.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы показали полет вглубь звездной «колыбели» и нашли гнездо молодых галактик в паутине темной материи, а также как молекулярный ион CH+ поведал ученым о вспышках звездообразования в далеких галактиках.

Александр Войтюк

Ученые разгадали тайну прекращения звездообразования в галактиках

Во Вселенной, как известно, несчетное количество разнообразных галактик, которые существуют по отдельности и чувствуют себя хорошо, но в редких случаях они собираются в некие скопления, где могут насчитываться сотнями. Ученые заметили уже давно, что, попадая в такие скопления, в галактике прекращается процесс образования новых звезд. Эксперты огласили разные варианты, объясняющие, почему так происходит.

Одна из гипотез гласит, что холодный газ галактики, являющийся необходимым элементом для образования светил, так скажем, выдувается горячим газом, который «гуляет» между многочисленными галактиками в скоплении. Одним словом, холодный газ просто не успевает приступить к своим обязанностям. По второй версии, в галактику перестаёт поступать дополнительная порция холодного газа, что также со временем ставит крест на рождении новых звезд. Этот процесс, называемый специалистами «удушьем», является более вялотекущим, чем первый, который окрестили «обдиранием».

Третий вариант, он же самый быстрый из этой «троицы», называется «истечением». Суть его состоит вот в чем: как раз таки сама энергия создания звезд в галактике способствует тому, что холодный газ «изгоняется» из «дома отчего».

Исследовательская группа под предводительством экс-магистрата Калифорнийского университета в Риверсайд (Соединенные Штаты Америки) Райана Фольца провела новую работу, в рамках которой был наиболее точно определен временной масштаб затухания галактик. Эксперты пронаблюдали, как менялась скорость данного процесса в разных эпохах существования Вселенной.

Как оказалось, звездообразование в галактиках подходило к концу через разное время в зависимости от возраста нашей Вселенной. Так, когда Вселенная была ещё молодой (4 миллиарда лет), рождаться звезды прекращали через 1,1 миллиарда лет, в среднем возрасте (6 миллиардов лет) — через 1,3 миллиарда. В современности же на это уходит около 5 миллиардов лет. Авторы исследования сделали вывод такой, что используемый ими временной масштаб находит отражение именно в версии про «обдирание».

О ходе и результатах научной работы подробно рассказано в статье, опубликованной на страницах популярного издания Astrophysical Journal.

Теги: Галактики, Скопления, Звездообразование, Холодный газ

Источник

Добавляйте в свои контакты наш номер WhatsApp «Находка News». Мы ждем ваших комментариев, советов и новостей. Если вы хотите, чтобы о каком-то событии или происшествии узнали все, нажмите на зелёный квадратик справа (в мобильной версии сайта) или напишите в чате

Понимание условий звездообразования в молекулярных облаках

  • Всего0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0

Исследователи продемонстрировали, как газ выходит из льда при чрезвычайно холодной температуре, обеспечивая понимание звездообразования в межзвездных облаках. Механизм, с помощью которого сероводород выделяется в виде газа в межзвездных молекулярных облаках, описывается учеными из Японии и Германии в журнале Nature Astronomy.

Этот процесс, известный как химическая десорбция, более эффективен, чем считалось ранее, и это имеет значение для понимания звездообразования в молекулярных облаках.

Молекулярные облака редки, но являются важными областями, в которых молекулы формируются и эволюционируют. В более холодных, более плотных областях и при правильных условиях там образуются звезды. Теоретически, в молекулярных облаках при температуре 10 Кельвинов, все молекулы, кроме водорода и гелия, должны быть “заперты” на льду на поверхности пыли, а не свободно перемещаться. Однако наблюдения показали, что это не так.

Понимание того, как молекулы выделяются из пыли при низких температурах, имеет решающее значение для объяснения того, как химические вещества развиваются в таких холодных облаках. Было продемонстрировано, что растворение частиц из льда из-за ультрафиолетового излучения, называемого фотодесорбцией, играет определенную роль в некоторых частях массивных облаков. Однако это было бы неэффективно в более темных, более плотных областях, где образуются звезды.

Смотрите также

Астрономия

Обнаружены два странных коричневых карлика

12.07.2020

Астрофизика

Умирающие звезды рождают новую жизнь

6.07.2020

Исследователи предположили, что химическая десорбция работает в этих областях, высвобождая частицы с использованием избыточной энергии из химической реакции. Идея была впервые предложена 50 лет назад, но ученые до сих пор не доказали этот процесс. Исследовательская группа во главе с Ясухиро Оба и Наоки Ватанабе из Университета Хоккайдо в Японии в сотрудничестве с Штутгартским университетом Германии создали условия для исследования.

Используя экспериментальную систему, содержащую аморфную твердую воду при температуре 10 Кельвина и сероводород (H2S), команда подвергла H2S воздействию водорода и контролировала реакцию с помощью инфракрасной абсорбционной спектроскопии. Эксперимент показал, что десорбция вызвана взаимодействием водорода с H2S, и поэтому реакция является химической. Они смогли количественно определить десорбцию после реакции и обнаружили, что это был гораздо более эффективный процесс, чем предполагалось ранее.

Эта работа является первым измерением химической десорбции и дает подробные описания во время реакций, которые являются ключевыми для понимания межзвездной химии серы. «Межзвездная химия имеет большое значение для понимания образования звезд, а также воды, метанола и, возможно, более сложных молекулярных видов», – говорит Наоки Ватанабе.

Больше информации:

Y. Oba et al, An infrared measurement of chemical desorption from interstellar ice analogues, Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038/s41550-018-0380-9

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос

Рейтинг

Подписывайтесь на наш новый канал в и наши каналы в соц.сетях

Основные сведения

Для начала процесса образования звёзд из межзвёздных газопылевых туманностей в галактиках требуется наличие в космосе вещества, которое находится в состоянии гравитационной неустойчивости по тем или иным причинам.[3] Например, триггером могут служить близкие от облака взрывы сверхновых типов Ib/c и II, близость к массивным звёздам с интенсивным излучением и наличие внешних магнитных полей, таких, как магнитное поле Млечного Пути. В основном процесс звездообразования

происходит в облаках ионизированного водорода или областях H II. В зависимости от типа галактики, интенсивное образование звёзд происходит либо в случайно распределённых областях, либо в областях, упорядоченных в спиральные структуры галактик.[4]
Звездообразование
носит характер «локальных вспышек». Время «вспышки» непродолжительно, порядка нескольких миллионов лет, масштаб — до сотен парсек.[2]

Состав областей межзвёздного газа, из которых произошло формирование звёзд, определяет их химический состав, что позволяет произвести датировку формирования конкретной звезды или отнести её к определенному типу звёздных населений. Более старые звёзды формировались в областях, в которых практически не было тяжелых элементов и, соответственно, лишены этих элементов в своих атмосферах, что определяется на основании спектральных наблюдений. Кроме спектральных характеристик, первоначальный химический состав звезды оказывает влияние на её дальнейшую эволюцию и, например, на температуру и цвет фотосферы.

По количеству звёзд того или иного населения определяется скорость звездообразования

в определённой области на протяжении продолжительного времени. Суммарную массу возникающих звёзд в один год называют темпом звездообразования (англ. SFR, Star Formation Rate).

Процесс звездообразования

является одним из основных предметов изучения дисциплины астрофизика. С точки зрения эволюции Вселенной является важным знание истории темпа
звездообразования
. По современным данным в Млечном Пути сейчас преимущественно образуются звёзды с массами 1—10 M☉.

Астрономы изучили процессы звездообразования в карликовых галактиках

Карликовые галактики излучают совсем немного света, и поэтому их очень трудно заметить, однако им есть что рассказать нам о том, как была создана Вселенная. Группа учёных из Лаборатории астрофизики EPFL тщательно изучила 27 карликовых галактик и выделила удивительный список факторов, которые влияют на процессы формирования звёзд. Результаты новой работы были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

“Карликовые галактики – самые маленькие и, вероятно, самые старые галактики во Вселенной. Согласно стандартной теории космологии, крупные галактики образуются в результате слияния более мелких”, – говорит Ив Реваз (Yves Revaz), специалист из LASTRO.

Хотя мы и называем их карликовыми, но на самом деле они огромны и могут весить от сотни тысяч до нескольких миллионов солнечных масс. Они также содержат значительное количество тёмной материи. Поэтому команде LASTRO пришлось разработать достаточно сложные компьютерные модели для изучения свойств, размеров и временных характеристик этих галактик.

Новые модели учитывали каждую из составляющих галактики: газы, звёзды и тёмную материю, а также связь между тёмной материей и видимым веществом. Модели также учитывали условия при которых формировалась материя около 14 миллиардов лет назад, когда Вселенная только сформировалась.

“Преимущество карликовых галактик заключается в том, что они очень хорошо реагируют на незначительные изменения условий, что делает их отличными морскими свинками для изучения различных галактик в целом”, – отметил Паскале Яблонка (Pascale Jablonka), исследователь LASTRO.

Новые модели позволили астрономам создать базу данных различных видов звёздной активности и дали ценное представление о факторах, которые могут привести как к ускорению процессов звездообразования, так и к их замедлению, а в некоторых случаях даже к полной остановке.

На основе собранных данных команда LASTRO также обнаружила, что наблюдаемый конкретный механизм звездообразования зависит от плотности тёмной и барионной материй галактики.

Благодарю за развитие проекта сайт TTRCoin. Самые актуальные биткоин новости помогут вам быстро разбогатеть.

Больше информации: https://arxiv.org/

Наблюдение

Области звездообразования в Кассиопее располагаются в одноимённом созвездии в северной части Млечного Пути, и эта область хорошо просматривается из северного полушария. Однако, несмотря на огромные размеры, даже самые яркие туманности этого комплекса недоступны наблюдению невооружённым глазом или даже небольшими приборами. Более того, в этом направлении яркие звёзды очень редки, а общее количество звёзд меньше, чем в других частях галактического диска; даже сама полоса Млечного Пути выглядит весьма неровно и пересекается большими тёмными полосами из-за присутствия не пропускающих свет толстых слоёв пыли.

Имея очень северное склонение (порядка 65°), созвездие Кассиопеи, а также относящиеся к ней туманности, является околополярным для большей части северного полушария и представляет из себя классический северный астеризм осенних вечеров, который можно видеть в зените в России, северной Европе и Канаде. Для южного полушария, напротив, наблюдение этой области неба ограничено, а для большой части территории созвездие и вовсе не выходит из-за горизонта.

Ближайшие к нам области из этого комплекса относятся к рукаву Ориона и расположены в нескольких градусах к северу от галактического экватора. Ни одну из них нельзя увидеть без помощи телескопа: в этой части они сильно переплетены с тёмными туманностями, лишь изредка перемежающимися с относительно яркими отражательными туманностями. Ассоциации молодых звёзд скрыты от наблюдения аналогичным образом: участок неба, где они должны быть видимы, выглядит как далёкий «разлом» на фоне яркого Млечного Пути[3]. Напротив, все области звездообразования Кассиопеи, находящиеся в рукаве Персея и отдалённые от нас на 8000 световых лет, прекрасно видны даже в бинокль или любительский телескоп: благодаря своему положению относительно галактического экватора они менее затемнены. В этой части Галактики расположена бо́льшая часть рассеянных скоплений Кассиопеи, таких как M 103, NGC 457 и NGC 663, вместе с несколькими примечательными туманностями северного полушария, такими как Душа и Сердце, относящимися к одной большой области звездообразования[6].

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: