Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA обнаружили в молекулярном облаке Тельца кандидата в первое ядро — объекта, представляющего начальную фазу формирования звезды в результате гравитационного коллапса. Исследование подобных объектов позволяет разобраться в начальных параметрах зародышей звезд. Статьи (1, 2) опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
В настоящее время существует ряд теорий, хорошо описывающих процесс формирования маломассивных звезд. Предполагается, что фрагментация и конденсация молекулярных газовых облаков приводят к образованию плотных ядер — квазигидростатических объектов, которые считаются зародышами звезд. Расчеты показывают, что ядра размером 1–100 астрономических единиц формируются в результате гравитационного коллапса, когда плотность участка газового облака превышает 1010 частиц в кубическом сантиметре. Фаза первого ядра очень кратковременная (103—104 лет) и характеризуется небольшим уровнем инфракрасного излучения. Предполагается, что она является недостающим звеном между фазами предзвездного ядра (изотермическое сжатие облака, протозвезды еще нет) и протозвездного ядра (адиабатическое сжатие облака, протозвезда есть). Однако данных наблюдений за подобными объектами крайне мало, существуют лишь несколько известных кандидатов в первые ядра, что сильно затрудняет проверку теоретических предсказаний.
Комплекс молекулярных облаков Тельца считается одной из наиболее интересных и изученных областей, в которых идут процессы образования маломассивных звезд. Это ближайшая к Солнцу область звездообразования, расстояние до нее оценивается всего в 460-470 световых лет. Возраст комплекса составляет 1-2 миллиона лет, в нем были найдены разные типы молодых и еще формирующихся звезд, включая звезды типа T Тельца и светила, обладающие околозвездными дисками. Именно здесь находится уникальная система AB Возничего, где недавно была обнаружена зарождающаяся экзопланета-гигант.
Группа астрономов во главе с Кадзуки Токудой (Kazuki Tokuda) из Национальной астрономической обсерватории Японии провела обзорные наблюдения молекулярного облака Тельца при помощи системы ACA (Atacama Compact Array) — части системы радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Исследование проводилось по программе FREJA (FRagmentation and Evolution of dense cores Judged by ALMA), цель которой заключается в поиске новых кандидатов в первые ядра и исследованиях внутреннего строения зародышей звезд, с целью понимания начальных условий процесса звездообразования.
В итоге удалось пронаблюдать 32 предзвездных ядра и 7 протозвездных ядер, обладавших средней плотностью 105 частиц в кубическом сантиметре. У 12 предзвездных ядер были найдены свидетельства существования внутренних субструктур, которые имели масштаб около тысячи астрономических единиц. Это означает, что мелкомасштабные процессы фрагментации/коалесценции вещества происходят в области размером менее 0,32 световых года. Кроме того, астрономы смогли оценить пороговую плотность ядра, равную примерно одному миллиону молекул водорода на кубический сантиметр. Выше этого значения начинают преобладать силы самогравитации и начинается формирование звезды.
Один из исследованных объектов, имеющий обозначение L1535-NE/MC35, астрономы признали кандидатом в первое ядро. Это плотное предзвездное ядро, у которого были обнаружены признаки биполярного оттока газа со скоростью от двух до четырех километров в секунду. Размеры оттоков оцениваются в 2×103 астрономических единиц, предполагается, что они существуют около тысячи лет. Кроме того, ядро интенсивно излучает в линии перехода N2D+ (3-2), в случае протозвезды, нагревающей окружающую среду, подобное излучение было бы менее заметно. Таким образом, MC35 стал единственным кандидатом в первое ядро, найденном в молекулярном облаке Тельца.
Благодаря ALMA было сделано немало научных открытий в области физики формирования звезд и планетных систем — телескоп помог ученым обнаружить монооксид алюминия вблизи протозвезды, найти протопланетный диск у только что родившейся звезды и отыскать три новорожденных экзопланеты.
Александр Войтюк