O powstawaniu masywnych gwiazd w „Nature Astronomy”. Polak wśród autorów publikacji

Badania, które ukazały się w „Nature Astronomy”, potwierdzają teorię powstawania masywnych gwiazd – przedstawiają bezpośrednie dowody akrecji na masywną protogwiazdę. Jednym z autorów publikacji jest mgr Mateusz Olech z Instytutu Astronomii UMK – informuje toruńska uczelnia.

Masywne gwiazdy są obiektami mającymi największy wpływ na skład chemiczny materii w galaktykach, przez co zrozumienie mechanizmów ich powstawania i ewolucji jest bardzo ważne. O badaniach poinformowali przedstawiciele UMK w przesłanym PAP komunikacie.

Obecne teorie gwiazdotwórcze przewidują, że intensywne promieniowanie masywnych „protogwiazd” powinno ograniczyć przyrost ich mas do około 8 mas Słońca. Jednak z obserwacji wiemy, że tylko w naszej galaktyce istnieją setki masywnych gwiazd charakteryzujących się o wiele większą masą. Ta rozbieżność pomiędzy teorią a obserwacjami była problematyczna dla astronomów od dziesięcioleci. Zaproponowanych zostało kilka nowych teorii, które miałyby rozwiązać ten problem, w tym jedna, która twierdzi, że masywne protogwiazdy przechodzą przez okresy intensywnej akrecji.

Teoria przewiduje relatywnie krótkie impulsy akrecji, w trakcie których duża ilość otaczającego gazu „spływa” na protogwiazdę, zwiększając jej masę. Te impulsy mogą być oddzielone od siebie o setki, jeśli nie tysiące lat. Dodatkowym problemem jest to, że większość masywnych protogwiazd jest otoczona gęstą chmurą pyłu i gazu, który uniemożliwia obserwacje optyczne.

Jednym z ważniejszych narzędzi do badania środowiska masywnych protogwiazd są masery. Są one odpowiednikami laserów, ale zamiast światła widzialnego emitują fale radiowe. Wysoka temperatura, gęstość i bogactwo różnorodnych związków chemicznych prowadzi do powstania tych naturalnych „laserów” bardzo blisko protogwiazd – np. w dyskach akrecyjnych. Najważniejszą cząsteczką używaną do badań tego środowiska jest metanol (CH3OH) świecący między innymi na częstotliwości 6,7 GHz.

W styczniu 2019 r. – jak poinformowano w komunikacie UMK – międzynarodowa grupa astronomów zajmująca się monitorowaniem źródeł maserowych „Maser Monitoring Organization (M2O)”, której członkiem są astronomowie Instytutu Astronomii UMK, zaobserwowała zmianę w aktywności masera metanolu w obiekcie G358-MM1, która sugerowała możliwy początek impulsu akrecji.

Szybka komunikacja umożliwiła zorganizowanie monitoringu i wielokrotnych obserwacji w technice VLBI. Badania prowadzone przez Rossa Burnsa pracującego w National Astronomical Observatory of Japan porównały obrazy emisji wykonane na przestrzeni kilku tygodni ukazały „falę cieplną” energii termalnej rozszerzającą się radialnie od centralnego źródła.

Te obserwacje zostały później potwierdzone i zaklasyfikowane jako impuls akrecji przez podczerwony teleskop SOFIA. Wyniki tych badań zostały właśnie opublikowane w „Nature Astronomy” (https://www.nature.com/articles/s41550-019-0989-3). Jednym ze współautorów jest Mateusz Olech, doktorant z Instytutu Astronomii UMK.

„Obserwacje wykonane przez grupę M2O są pierwszymi, które ukazały tak dokładnie następstwa okresu wzmożonej akrecji w środowisku masywnej protogwiazdy. Jest to bezpośrednie potwierdzenie teorii powstawania masywnych gwiazd” – mówi cytowany w komunikacie UMK Ross Burns.

„Badania te pokazują jak niezastąpionym narzędziem do badań są masery metanolu. Dzięki nim możemy badać materię niedostępną dla żadnej innej gałęzi astronomii. Bezpośrednie, tak szczegółowe obserwacje `fali cieplnej` byłyby praktycznie niemożliwe nawet dla najlepszego teleskopu działającego w podczerwieni” – mówi Mateusz Olech, doktorant UMK i członek M2O biorący udział w tych badaniach.

Praca była wynikiem współpracy instytucji z wielu krajów na różnych kontynentach.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl