Нове дослідження розкриває таємниці народження зірок у 66 галактиках

Міжнародна група астрономів під керівництвом Зейна Баззі з Боннського університету провела масштабне дослідження гігантських молекулярних хмар (ГМХ).

Джерело: phys.org

Використовуючи дані космічного телескопа «Джеймс Вебб» (JWST) та системи телескопів ALMA, вчені проаналізували понад 108 000 об'єктів у 66 сусідніх галактиках. Ці величезні комплекси міжзоряного газу та пилу є основними резервуарами, де відбувається формування нових зірок.

Гігантські молекулярні хмари складаються переважно з молекулярного водню і можуть мати масу, що перевищує 100 000 мас Сонця. Дослідження показало, що час їхнього формування суттєво залежить від маси: хмари меншого розміру виникають приблизно за 20 мільйонів років, тоді як масивнішим гігантам потрібно до 100 мільйонів років. Такі об'єкти домінують у центрах галактик, їхніх спіральних рукавах та дисках.

Найшвидше хмари зростають у середовищах із високою щільністю молекулярного газу. У центральних регіонах галактик самовідновлення хмар відбувається найінтенсивніше — зазвичай цей процес займає близько 16 мільйонів років. Це на 5–10 мільйонів років швидше, ніж у спіральних рукавах або на периферії дисків. Такі умови сприяють ефективному збиранню газу під дією гравітації та зворотного зв'язку від зірок.

Вчені встановили, що життєвий цикл ГМХ набагато коротший за час галактичного обертання. У той час як повний оберт галактики або процеси зсуву займають від 60 до 200 мільйонів років, еволюція хмари розгортається значно швидше. Водночас час вичерпання запасів газу в галактиках обчислюється мільярдами років, що свідчить про низьку ефективність перетворення речовини на світила.

Головний висновок дослідження полягає в тому, що за весь час свого існування гігантська молекулярна хмара перетворює на зірки лише близько 1% своєї маси. Процеси колапсу та руйнування хмар регулюються самогравітацією, вибухами наднових та радіаційним випромінюванням. Це підтверджує теорію про внутрішню неефективність зореутворення в сучасних дискових галактиках.

Отримані результати стали частиною проєкту PHANGS, що вивчає фізику з високою кутовою роздільною здатністю в сусідніх галактиках. Дані про терміни життя хмар допоможуть астрономам краще зрозуміти, як еволюціонують цілі зоряні системи. Робота німецьких науковців базується на складних моделях масової функції хмар, які враховують вплив розширюваних зон іонізованого водню та міжзоряного пилу.