Астрономы раскрывают тайну рождения массивных звезд: гравитационный коллапс газовых облаков

Астрономы из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук совершили прорыв в понимании процесса формирования массивных звезд. Долгое время считалось, что рождение этих гигантов, играющих ключевую роль в эволюции Вселенной, происходит в условиях квазиравновесия, где газовые облака удерживаются от гравитационного коллапса благодаря турбулентности и магнитным полям. Однако новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, радикально меняет эту картину. Ученые доказали, что массивные звезды, относящиеся к классам О и В и обладающие массой, превышающей восемь солнечных масс, формируются из плотных газовых облаков, которые коллапсируют под действием собственной гравитации.

Эта работа, возглавляемая астрофизиком Кэ Ваном (Ke Wang), основана на тщательном анализе данных, полученных с помощью 100-метрового радиотелескопа Green Bank. Исследователи изучили 44 массивных звездных «зародыша» — протозвезды на ранних стадиях формирования — в областях, где процесс звездообразования еще не начался. Это позволило им получить неискаженную картину начальных условий. Анализ охватил широкий спектр параметров: скорость движения газа, его температуру, плотность, магнитные поля и другие характеристики, что позволило создать детальную модель процесса формирования массивных звезд.

Предыдущие модели, основанные на теории квазиравновесия, не могли объяснить некоторые наблюдаемые особенности массивных звезд. В частности, трудно было объяснить высокую скорость звездообразования в некоторых областях космоса, если бы процесс происходил в условиях медленного, гравитационно-балансированного коллапса. Новая модель, основанная на прямом гравитационном коллапсе, гораздо лучше согласуется с наблюдаемыми данными. Она объясняет, почему массивные звезды, в отличие от своих менее массивных собратьев, образуются в более плотных и динамичных газовых средах.

Важно отметить, что гравитационный коллапс не является единственным фактором, влияющим на формирование массивных звезд. Сильные магнитные поля могут препятствовать этому процессу, замедлять или даже полностью останавливать коллапс газового облака. Исследование Кэ Вана и его коллег показало, что влияние магнитных полей существенно, но в большинстве случаев гравитация все же играет доминирующую роль.

Полученные результаты имеют огромное значение для понимания эволюции галактик. Массивные звезды — это настоящие «фабрики» тяжелых элементов, и их эволюция тесно связана с химическим составом межзвездной среды. Короткая продолжительность жизни этих звезд (по сравнению с жизнью звезд меньшей массы) означает, что они быстро «обогащают» окружающее пространство тяжелыми элементами, которые затем становятся строительным материалом для последующих поколений звезд и планет. Более точное понимание процессов их формирования позволит создать более точные модели галактической эволюции и раскрыть секреты образования планетных систем, включая нашу собственную Солнечную систему.

Дальнейшие исследования в этом направлении будут сосредоточены на уточнении роли магнитных полей в процессе коллапса и более детальном анализе влияния различных физических процессов на формирование массивных звезд. Ученые надеются использовать новые телескопы и более мощные вычислительные средства для создания еще более точных моделей, которые позволят полностью раскрыть тайну рождения этих космических гигантов.

Источник: https://naked-science.ru/article/astronomy/massivnye-zvezdy