ALMA obserwuje młode gwiazdy zaskakująco blisko supermasywnej czarnej dziury

Zdjęcie centrum Drogi Mlecznej przedstawiające położenie 11 młodych protogwiazd bliżej niż 3 lata świetlne od supermasywnej czarnej dziury. Strzałki pokazują kierunki dwubiegunowych płatków stworzonych przez szybkie dżety z protogwiazd. Gwiazdka w środku kadru przedstawia położenie Sagittarius A* – supermasywnej czarnej dziury o masie 4 milionów mas Słońca. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

W centrum naszej galaktyki, w bezpośrednim sąsiedztwie jej supermasywnej czarnej dziury, znajduje się region doświadczany przez silne siły pływowe oraz skąpany w intensywnym promieniowaniu ultrafioletowym i rentgenowskim. Te trudne warunki nie sprzyjają według naukowców procesom powstawania gwiazd, szczególnie małomasywnych gwiazd takich jak Słońce. Ku zaskoczeniu naukowców, nowe obserwacje przeprowadzone za pomocą obserwatorium ALMA, wskazują, że tak nie jest.

ALMA dostrzegła charakterystyczne oznaki obecności jedenastu małomasywnych gwiazd powstających niezwykle blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej znanej jako Sagittarius A* (Sgr A*). W tak małej odległości siły pływowe napędzane przez Sgr A* powinny być na tyle energetyczne, że prowadziłyby do rozerwania obłoków pyłu i gazu zanim powstaną z nich gwiazdy.

Obecność tych nowo odkrytych protogwiazd (etap między gęstym obłokiem gazu i pyłu a młodą, świecącą gwiazdą) wskazuje, że warunki niezbędne do narodzin małomasywnych gwiazd mogą istnieć nawet w najbardziej burzliwym regionie naszej galaktyki, a tym samym w podobnych miejscach w całym Wszechświecie.

Wyniki badań opublikowano w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Dwa płatki wycięte w materii przez dżety z jednej z nowo powstających gwiazd. ALMA pozwoliła odkryć 11 takich obiektów zaskakująco blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej Galaktyki. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Dane zebrane za pomocą ALMA wskazują także, że owe protogwiazdy mają zaledwie około 6000 lat. „To bardzo ważne, ponieważ jest to najwcześniejsza faza powstawania gwiazd, jaką dostrzegliśmy w tym burzliwym środowisku” mówi Yusuf-Zadeh.

Badacze zidentyfikowali te protogwiazdy dostrzegając charakterystyczne podwójne płatki materii emitowane przez każdą z nich. Te kosmiczne klepsydry sygnalizują wczesne etapy formowania gwiazd. Cząsteczki np. tlenku węgla (CO) w tych płatkach świecą jasno w zakresie milimetrowym, który ALMA może obserwować z zaskakującą precyzją.

Protogwiazdy powstają z międzygwiezdnych obłoków gazu i pył. Gęste kieszenie maerii w ych obłokach zapadają się pod wpływem własnej grawitacji i rosną zbierając coraz więcej gazu ze swojego obłoku. Część opadającej materii nigdy jednak nie dociera do powierzchni gwiazdy i wyrzucana jest w prędkich dżetach emitowanych z północnego i południowego bieguna protogwiazdy. Ekstremalnie burzliwe środowisko może zaburzać normalne opadanie materii na protogwiazdę, podczas gdy intensywne promieniowanie – z pobliskich masywnych gwiazd oraz supermasywnych czarnych dziur – może rozwiewać obłok macierzysty, udaremniając powstawanie wszystkich – poza najmasywniejszymi – gwiazd.

W centrum Drogi Mlecznej znajduje się czarna dziura o masie 4 milionów mas Słońca oddalona od nas o około 26 000 lat świetlnych. Olbrzymie ilości międzygwiezdnego pyłu przesłaniają nam ten region w zakresie optycznym. Fale radiowe, włącznie z falami milimetrowymi i submilimetrowymi są w stanie przeniknąć przez pył, dzięki czemu umożliwiają astronomom obserwowanie dynamiki i zawartości tego burzliwego regionu.

Wcześniejsze obserwacje tego regionu za pomocą ALMA pozwoliły Yusef-Zadehowi i jego zespołowi na dostrzeżenie licznych masywnych młodych gwiazd w wieku około 6 milionów lat. Obiekty te, znane jako proplydy, powszechnie występują w spokojnych regionach gwiazdotwórczych takich jak chociażby Mgławica w Orionie.

Młode gwiazdy takie jak te zidentyfikowane ostatnio w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki otoczone są przez wirujący dysk pyłu i gazu. Na powyższej wizji artystycznej młoda gwiazda ściąga materię ze swojego otoczenia na rotujący dysk (po prawej) oraz generuje dżety materii (po lewej). Źródło: Bill Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Nowe obserwacje za pomocą ALMA wskazują jednak coś nowego – oznaki powstawania jedenastu małomasywnych protogwiazd w odległości 1 parseka od centralnej czarnej dziury. Yusuf-Zadeh wra ze swoim zespołem wykorzystał obserwatorium ALMA do potwierdzenia, że masy i tempa przekazywania momentu pędu – zdolności dżetów protogwiazdy do przedzierania się przez otaczającą ją materię międzygwiezdną – zgadzają się z młodymi protogwiazdami znajdowanymi w całym dysku galaktycznym.

„Odkrycie to dowodzi, że procesy gwiazdotwórcze zachodzą także w obłokach zaskakująco bliskich Sagittarius A*” mówi Al Wootten z NRAO w Charlottesville w Wirginii i współautor artykułu.

„Następnym krokiem będzie dokładniejsze przyjrzenie się czy te nowo powstałe gwiazdy otoczone są przez dyski pyłu i gazu” podsumowuje Mark Wardle, astronom z Macquarie University w Sydney. „Jeżeli tak jest, być może z czasem z tej materii powstaną planety, tak jak ma to miejsce w przypadku młodych gwiazd dysku galaktycznego”.

Źródło: NRAO

Komentarze

comments