Космические струи молодых звезд как цель для космического телескопа James Webb

На первый взгляд процесс звездообразования выглядит очень простым процессом: газовое облако претерпевает коллапс и становится плотнее и горячее, пока не начинается ядерная реакция и звезда не начинает светиться. Но в реальности все оказывается значительно сложнее и интереснее.

Этот инфракрасный снимок исходящих реактивных струй от Хербиг-Аро 212 был сделан Большим телескопом Very Large Telescope Южной европейской обсерватории. © ESO / M. McCaughrean

Кружащийся вихрем газ вращается все быстрее и быстрее, что грозит рождающейся звезде опасностью быть разорванной на куски. Сгустки материи улавливаются магнитными полями и выбрасываются центробежно со сверхзвуковой скоростью. Все это происходит внутри пылевого облака, которое блокирует видимый свет. Космический телескоп NASA James Webb сможет проникать сквозь такой пылевой шлейф и поможет открыть новые тайны рождения звезд.

Когда межзвездное газовое облако претерпевает коллапс, оно ускоряет свое вращение, подобно фигуристке, прижимающей при вращении руки к туловищу. Единственная возможность для газа проникнуть как можно дальше внутрь состоит в том, чтобы утратить часть своего кинетического момента.

Во время процесса, механизм которого до конца еще не ясен, магнитные поля собирают часть бурлящей материи в две реактивные струи, выстреливающие в противоположных направлениях наружу. Эти струи несутся со скоростью в сотни километров в секунду, достигая протяженности в несколько световых лет.

«Такие реактивные струи -это показатель возникновения звезд», - говорит астроном Том Рэй из Дублинского института передовых исследований. Рэй и многие другие ученые планируют использовать космический телескоп James Webb для того, чтобы исследовать эти реактивные струи и исходящие от звезд потоки. При этом они ставят себе цель узнать больше о том, как образуются звезды и как взаимодействуют их реактивные струи с окружающей межзвездной средой из газа и пыли.

Шоковые волны в космосе

Они собираются исследовать объекты, как Хербиг-Аро (НН) 212, удаленный от нас примерно на 1400 световых лет и расположенный в созвездии Ориона. В центре НН 212 находится рождающаяся звезда (так называемая протозвезда), которая в конце концов станет расти, чтобы достичь в результате массы, равной примерно массе Солнца. Реактивные струи от этой протозвезды протянулись примерно на пять световых лет в космическое пространство.

Материя в этих струях движется со сверхзвуковой скоростью. Когда она попадает на окружающую материю, возникают так называемые шоковые волны, которые можно сравнить со звуковым хлопком, возникающим при пролете сверхзвукового самолета. Шоковая волна резко нагревает межзвездный газ, заставляя его светиться в разных волновых диапазонах, которые зависят от условий в этой шоковой волне.

«С помощью космического телескопа James Webb мы получим возможность прослеживать взаимодействие протозвезды со своим окружением, что до сих пор сливалось для нас в одно размытое пятно», - говорит Эвин ван Дисхёк из Лейденского университета.

И замечательное угловое разрешение телескопа James Webb Space Telescope действительно позволит ему увидеть мельчайшие детали процесса. Этот телескоп нового поколения откроет для астрономов возможность наблюдать за объектами размером с Солнечную систему на гигантских расстояниях, как до НН 212. А так как материя, которая располагается теперь дальше от протозвезды, была вытолкнута из нее раньше, чем находящаяся ближе к звезде, астрономы получают возможность изучить историю этих струй, а также, как звезда собирала материю, так называемый аккреционный процесс.

«James Webb Space Telescope имеет более высокую чувствительность и лучшее угловое разрешение в инфракрасном волновом диапазоне, чем все, что было до него. Он сможет ответить на вопросы, на которые мы не можем найти ответа, находясь на земной поверхности», - считает Альберто Норьега-Креспо из Института исследований космоса с помощью космического телескопа.

Также он будет более точно разделять разные инфракрасные волновые диапазоны. Благодаря этому, он будет в состоянии регистрировать инфракрасный свет множества химических элементов, связанных с шоковыми волнами, среди которых основными являются железо, неон и сера.

Образуется новая звезда

НН 212 имеет возраст примерно в 100 тысяч лет. В течение следующего миллиона лет протозвезда соберет газ массой приблизительно в наше Солнце. Остатки окружающей материи либо сконденсируется в планеты, либо будут «выдуты» посредством оттоков и других процессов. И, в конце концов, звезда предстанет во все своей целостности и красе.

«Исследуя НН 212 и другие подобные объекты, мы хотим узнать, как реактивные потоки и оттоки помогают звезде выбраться из своего кокона», - поясняет Марк Маккугрен из Европейского космического агентства.

Описанные здесь наблюдения будут проведены, как часть программы Guaranteed Time Observation (GTO). Программа GTO предоставляет ученым, сотрудничавшим с NASA в разработке инструментов для этого космического телескопа, время для наблюдений.

James Webb Space Telescope станет самым мощной космической исследовательской обсерваторией после ее запуска в 2021 году. Она поможет в решении загадок нашей Солнечной системы, позволит наблюдать далекие миры вокруг чужих звезд, как и загадочные структуры и историю нашей вселенной, чтобы помочь нам понять наше место в ней. Телескоп представляет собой международный проект под руководством NASA и его партнеров - Европейского космического агентства ESA и Канадского космического агентства.