О формировании больших звезд.

Последовательные этапы эволюции внутренних частей газопылевой оболочки углеродной звезды JRC + 10216

Формирование больших звезд остается большой загадкой для астрономов, т.к., в отличие от своих «меньших братьев», звезды-гиганты эволюционируют по другому пути развития. До последнего времени ученые не знали, как это происходит в точности, поскольку набор такой массы в процессе появления звезды из сгустка гравитирующей материи не укладывается в стройные ряды формул теоретических выкладок. Но сдвиги в этом направлении уже есть. Недавно европейские астрономы при поддержке Национального Научного Фонда (National Science Foundation) и с использованием массива радиотелескопов Very Large Array (VLA) обнаружили звезды, которые смогут помочь им разобраться, как все же формируются гигантские звезды. Обычные звезды формируются, когда гигантские межзвездные облака газа и пыли под действием гравитации начинают сжиматься, пока не достигнут такой плотности, что внутри образовавшегося небесного тела начинаются термоядерные реакции.

Такие реакции протекают с выделением большого количества энергии, устремляющейся к внешним областям вновь образованной протозвзеды. От поверхности небесного тела освободившаяся энергия начинает путешествие в космическом пространстве в виде излучения всего электромагнитного диапазона. Чтобы понять, как образуются звезды-гиганты, в качестве отправной точки нужно использовать теорию возникновения солнцеподобных звезд. Но почему звезды-гиганты не могут эволюционировать, как, скажем, Солнце? Дел в том, что когда звезда достигает массы в восемь раз превышающую массу нашего светила, ее излучение становится настолько мощным, а звездный ветер настолько сильным, что дальнейший «забор» вещества под действием гравитации становится невозможным. Падающее на звезду вещество просто выталкивается излучением обратно. Согласно таким доводам, звезд массой выше 8 солнц вообще не должно существовать во Вселенной! Но наблюдательные данные говорят о том, что семейство звезд имеет в своих рядах «толстяков» с массой в несколько раз превышающих этот «запретный барьер». Так как же они ухитряются стать такими массивными? Наиболее разумным объяснением может быть то, что недостающее для накопления большей массы вещество скапливается в виде достаточно тонкого и плотного диска, обращающегося вокруг звезды. Таким образом, большая часть излучения звезды избегает встречи с веществом диска, которое вполне может «тонкой струйкой» литься на светило, обеспечивая его дальнейший рост. Согласно этой же модели, часть полученного вещества будет излучаться обратно вдоль оси вращения звезды и диска в виде мощных струй-джетов.

Теоретические предпосылки требовали наблюдательных данных, и они были получены при исследовании молодой гигантской звезды G24 A1, расположенной на расстоянии около 25000 световых лет от Земли. G24 A1 имеет массу в 20 раз превосходящую солнечную, и наблюдения показали, что движение пыли и газа в системе этой звезды в точности совпадает с теорией. Авторами исследования стали Maria Teresa Beltran и другие астрономы из Италии, а результаты наблюдений опубликованы в журнале «Природа» от 28 сентября. Отследить движения газа вокруг молодой звезды помогли радиоволны излучаемые молекулами аммиака на частоте около 23 GHz и доплеровские сдвиги радиоспектра. Анализ сдвигов в спектре показал, окружающее вещество падает к звезде от газопылевого диска к тору, обращающемуся вокруг нее на очень близком расстоянии. Этот тор вещества и подкармливает звезду, позволяя ей наращивать массу. Поскольку тор расположен под некоторым углом к наблюдателю, то получается, что правая часть тора удаляется от него, а левая приближается. В результате, образуется тот самый эффект Доплера, справедливый для спектров всех движущихся и излучающих небесных тел.

При удалении объекта, линии спектра смещаются в «красную» его часть (красное смещение), а при приближении – в фиолетовую. Естественно, у радиодиапазона нет ни красной, ни фиолетовой части спектра, но его участки с более высокой или низкой частотой вполне можно назвать так по аналогии со спектром света. Линии аммиака на частоте 23 гигагерц в спектре G24 A1 оказались наиболее доступны для изучения, поэтому ученые довольно точно выяснили картину, происходящую около этой далекой звезды. Обнаружение падающих на звезду струй газа - важный этап в изучении эволюции больших звезд. Но это лишь один, хотя, может быть, и основной способ набрать массу. В качестве другой возможности увеличить ее, ученые считают столкновение небольших звезд. Основные выводы исследований G24 A1 состоят в том, что дисковая (торовая) модель является наиболее правдоподобной для образования звезд, вплоть до 20 раз массивнее Солнца. Ну а если больше? На этот вопрос пока нет ответа. Изображение вверху - Формирование больших звезд. Примерно так происходит поглощение вещества из пылевого тора в системе G24 A1. Рисунок художника Bill Saxton. Изображение с сайта: http://www.nrao.edu/