ALMA widzi młode gwiazdy w centrum naszej Galaktyki

ALMA zaobserwowała młode gwiazdy tuż przy czarnej dziurze znajdującej się w centrum naszej Galaktyki! Teoretycznie nie powinne one istnieć w tym nieprzyjaznym środowisku...

W centrum Drogi Mlecznej, bardzo blisko rezydującej w niej supermasywnej czarnej dziury, znajduje się obszar systematycznie niszczony przez olbrzymie siły pływowe, skąpany dodatkowo w świetle ultrafioletowym i promieniowaniu rentgenowskim. Wydawać by się mogło, że tak trudne warunki nie sprzyjają niczemu konstruktywnemu - a szczególnie procesom gwiazdotwórczym. A jednak sieć radioteleskoów ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) właśnie zaobserwowała tam nowo powstałe gwiazdy.

Naukowcy odkryli charakterystyczne sygnatyry jedenastu gwiazd o niewielkich masach i położonych niebezpiecznie blisko (w odległości zaledwie trzech lat świetlnych) od supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej, znanej też jako Strzelec A* (Sgr A*). Przy tej odległości siły pływowe generowane przez czarną dziurę powinny być wystarczająco duże, by całkowicie rozerwać powstające tu obłoki pyłu i gazu, zanim jeszcze będą mogły się z nich utworzyć gwiazdy.

Obecność nowo odkrytych protogwiazd sugeruje, że warunki konieczne do powstawania gwiazd o niewielkich masach mogą panować nawet w jednym z najbardziej burzliwych rejonów naszej Galaktyki. Najprawdopodobniej dotyczy to także innych podobnych galaktyk w całym Wszechświecie. Wynik ten zaskoczył jednak naukowców. Nowe dane z sieci ALMA wskazują dodatkowo na to, że obecne tam protogwiazdy liczą sobie około 6000 lat. To ciekawe, bowiem jest to najwcześniejsza faza powstawania gwiazd, jaką kiedykolwiek zaobserwowano w aż tak nieprzyjaznym środowisku.

Jak znaleziono te niezwykłe gwiazdy? Naukowcy zidentyfikowali je poszukając klasycznych struktur podwójnych płatów silnej emisji radiowej. Są one podobne pod względem kształtu do klepsydry i sygnalizują wczesne etapy powstawania gwiazd. Obecne w tych płatach emisji cząsteczki takie jak na przykład tlenek węgla świecą jasno na falach milimetrowych, które sieć ALMA "widzi" z ogromną precyzją i czułością.  

Protogwiazdy powstają z międzygwiezdnych obłoków pyłu i gazu. Te zagęszczenia materii z czasem zaczynają zapadać się pod wpływem własnej grawitacji, a jednocześnie ciągle rosną poprzez gromadzenie coraz większej ilości gazu gwiazdotwórczego pochodzącego z tak zwanych macierzystych obłoków. Część tego materiału nigdy jednak nie zaczyna budować samej gwiazdy. Zamiast tego jest on wyrzucany jako para przeciwbieżnych strumieni (dżetów) o dużych prędkościach, które wydobywają się z okolic biegunów magnetycznych rodządzej się gwiazdy. Silnie turbulentne otoczenia gwiazd mogą przy tym zakłócać normalny ruch tego materiału i jego akrecję na protogwiazdę, a intensywne promieniowanie pobliskich gwiazd i supermasywnych czarnych dziur może całkowicie odrzucić macierzysty obłok gwiazdotwórczy, uniemożliwiając tworzenie się bardziej masywnych gwiazd.

Centrum Drogi Mlecznej jest odległe od Ziemi o około 26 000 lat świetlnych, znajduje się w granicach gwiazdozbioru Strzelca. Obszar ten skrywają jednak przed nami duże ilości międzygwiadowego pyłu - nie da się go bezpośrednio badać przy pomocy teleskopów optycznych. Jednak fale radiowe, łącznie z tymi, na jakich obserwuje nieba ALMA, przedostają się przez ten pył bez trudu - dzięki temu astronomowie mają jaśniejszy obraz dynamiki i składu materii tego wrogiego środowiska. Już wcześniejsze jego obserwacje wykonane z udziałem sieci ALMA ujawniły wiele masywnych młodych gwiazd. Obiekty takie są typowe dla spokojniejszych obszarów gwiazdotwórczych, takich jak na przykład mgławica Oriona. Choć więc centrum Galaktyki jest trudnym i nieprzyjaznym środowiskiem, najwyraźniej szczególnie gęste obłoki i zalążki gwiazd zdołały tam przekroczyć próg określonych parametrów fizycznych, przekształcając się w nowe gwiazdy.


Zdjęcie: nowe gwiazdy w pobliżu centrum Drogi Mlecznej. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

ALMA ujawniła jednak coś jeszcze bardziej niezwykłego: jedenaście najmłodszych protoplastów gwiazd o niewielkiej masie w odległości zaledwie 3 lat świetlnych od galaktycznej czarnej dziury. To dowód na to, że formowanie się gwiazd odbywa się także w obłokach położonych bardzo źródła Sagittarius A*. Aby jednak do tego doszło, siły zewnętrzne musiały silnie skompresować obłoki gazu znajdujące się w pobliżu centrum naszej Galaktyki. To mogło przezwyciężyć gwałtowną i nieprzyjazną naturę tego regionu, umożliwiając grawitacji utworzenie gwiazd. Astronomowie spekulują, że mogły to być obłoki gazu o dużej prędkości, poruszające się w gęstym ośrodku międzygwiezdnym. Możliwe jest też, że tą kompresującą materię siłą zewnętrzną są dżety wydostające się z czarnej dziury i lokalnie sprężające okoliczny materiał.

 

Czytaj więcej:

Źródło: ALMA Observatory

Zdjęcie: charakterystyczna struktura lobów i dżetów wychodzących z jednej z nowo powstałych gwiazd. Z pomocą radioteleskopów ALMA odkryto ich w pobliżu centrum naszej Galaktyki już 11.
Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al.; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)