Звезды образуются из газа и пыли в молекулярных облаках в результате ряда сложных процессов, которые в настоящее время поняты лишь частично. Эволюция же этих облаков управляет эволюцией звездных популяций во вселенной. Астрономы, исследующие образование звезд, сфокусировались на протяжении нескольких последних десятилетий на нескольких областях активных процессов звездообразования: окрестностях Солнца, диске галактики Млечный Путь и соседних Магеллановых облаках.
Инфракрасное изображение центра нашей галактики, полученное космическим телескопом Spitzer. © Susan Stolovy (SSC / Caltech) et al., NASA Spitzer / IRAC)
Однако эта среда в определенной степени ограничена и не отражает условий, при которых возникло большинство звезд во Вселенной. Например, плотности, отношения давления и движения газа в этих локальных средах существенно меньше, чем те, которые в настоящее время считаются имевшими место в период пиковой активности процессов звездообразования около десяти миллиардов лет назад. Также неравные условия затрудняют определение эффектов развития.
Недавние программы наблюдений на галактическом уровне в широком диапазоне длин волн, включая такие инструменты, как субмиллиметровая матрица и телескопы ALMA, позволили изучить эволюцию и формирование облаков и звезд в Центральной молекулярной зоне (CMZ). Центральная молекулярная зона представляет собой центральные 1500 световых лет галактики Млечный Путь, чьи экстремальные физические условия приближается к тем, что были во время пиковой активности процессов космического звездообразования.
Астрономы Эрик Кето и Кижоу Чжан из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) и их коллеги провели серию компьютерного моделирования массивных молекулярных облаков в среде CMZ. Цель проекта состояла в том, чтобы охарактеризовать ее морфологическую и кинематическую эволюцию, поскольку она окружает галактический центр в этой плотной, сложной области. Эти расчеты являются первыми, специально предназначенными для моделирования облаков на пороге CMZ, и они были разработаны для сравнения их с недавними наблюдениями.
Команда отметила, что окружающая среда CMZ вызывает сжатие облаков, при этом напряжение и силы сдвига фрагментируют их и развивают такие особенности, как нити и вращающиеся блиноподобные структуры. Моделирование может воспроизвести наблюдаемые ключевые особенности, такие как «кирпич» - очень плотное, сплющенное молекулярное облако, в котором отсутствует звездообразование, несмотря на его плотный газ. Моделирование может воспроизводить их общую морфологию, наклон и градиенты скорости.
Результаты показывают, что эволюция молекулярных облаков вблизи галактических центров тесно связана с их орбитальной динамикой. А когда эти облака сопровождаются аккрецией газа, они могут эволюционировать и производить новые звезды, что наблюдается в виде вспышек во многих ядрах галактик.
0
