Ученые наблюдают высокоскоростное звездообразование

Трехмерная изоповерхностная визуализация позиционно-скоростных срезов для [CII] и эмиссии CO 1 → 0 над всей областью, наблюдаемой в [CII]. Оси x и y - смещения в аркминах от центральной позиции карты; ось z - скорость в км с-1. Эмиссия начинается на уровне 5σ для обоих трассеров. Яркое звездообразующее облако DR21 и другие плотные молекулярные облака встроены в крупномасштабную облачную структуру, видимую только в [CII] (темно-синий цвет).

Газовые облака в области Cygnus X - регионе, где формируются звезды, - состоят из плотного ядра молекулярного водорода (H2) и атомной оболочки. Эти ансамбли облаков динамически взаимодействуют друг с другом, чтобы быстро сформировать новые звезды. Таков результат наблюдений, проведенных международной группой под руководством ученых из Института астрофизики Кельнского университета и Университета Мэриленда.

До сих пор было неясно, как именно происходит этот процесс. Область Cygnus X - это огромное светящееся облако газа и пыли, расположенное примерно в 5 000 световых лет от Земли. Используя наблюдения спектральных линий ионизированного углерода (CII), ученые показали, что облака формировались там в течение нескольких миллионов лет, что является быстрым процессом по астрономическим меркам. Результаты исследования, озаглавленного "Ионизированный углерод как трассер для сборки межзвездных облаков", будут опубликованы в следующем номере журнала Nature Astronomy.

Наблюдения проводились в рамках международного проекта под руководством доктора Николы Шнайдер из Кельнского университета и профессора Александра Тиленса из Университета Мэриленда в рамках программы FEEDBACK на борту летающей обсерватории SOFIA (Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии). Новые результаты изменяют прежние представления о том, что этот специфический процесс формирования звезд является квазистатическим и довольно медленным. Наблюдаемый сейчас динамический процесс формирования также объясняет образование особенно массивных звезд.

Сравнив распределение ионизированного углерода, молекулярного угарного газа и атомарного водорода, команда обнаружила, что оболочки межзвездных газовых облаков состоят из водорода и сталкиваются друг с другом со скоростью до двадцати километров в секунду.

"Такая высокая скорость сжимает газ в более плотные молекулярные области, где формируются новые, преимущественно массивные звезды. Наблюдения CII нужны нам для того, чтобы обнаружить этот "темный" газ", - говорит д-р Шнайдер. Наблюдения впервые показывают слабое излучение CII с периферии облаков, которое не могло быть замечено ранее. Только SOFIA и его чувствительные приборы были способны обнаружить это излучение.

SOFIA эксплуатировался НАСА и Немецким аэрокосмическим центром (DLR) до сентября 2022 года. Обсерватория состояла из переоборудованного самолета Boeing 747 со встроенным 2,7-метровым телескопом. Ее работу координировали немецкий Институт SOFIA (DSI) и Ассоциация космических исследований университетов (USRA). SOFIA наблюдал за небом из стратосферы (выше 13 километров) и охватывал инфракрасную область электромагнитного спектра, находящуюся за пределами видимого человеком.

Таким образом, "Боинг" пролетел над большей частью водяного пара в земной атмосфере, который блокирует инфракрасный свет. Это позволило ученым наблюдать диапазон длин волн, недоступный с Земли. Для получения текущих результатов команда использовала приемник upGREAT, установленный на SOFIA в 2015 году Институтом радиоастрономии Макса Планка в Бонне и Кельнским университетом.

Несмотря на то, что SOFIA больше не работает, собранные к настоящему времени данные имеют большое значение для фундаментальных астрономических исследований, поскольку больше нет прибора, который бы составлял подробные карты неба в этом диапазоне длин волн (обычно от 60 до 200 микрометров).

Действующий сейчас космический телескоп Джеймса Уэбба ведет наблюдения в инфракрасном диапазоне на более коротких длинах волн и фокусируется на пространственно малых областях. Поэтому анализ данных, собранных SOFIA, продолжается и продолжает давать важные сведения - в том числе и в отношении других звездообразующих регионов. "В списке источников FEEDBACK есть и другие газовые облака на разных стадиях эволюции, где мы сейчас ищем слабое излучение CII на периферии облаков, чтобы обнаружить подобные взаимодействия, как в регионе Cygnus X", - сказал д-р Шнайдер.