Наблюдая за массивной областью звездообразования IRAS 18134-1942 с помощью радиоинтерферометра ALMA и комплекса телескопов VLA, ученые впервые зафиксировали процесс рождения массивной звезды. Исследователи смогли проследить, как газ, находящийся на расстоянии тысяч астрономических единиц от центра облака, постепенно движется к протозвезде.

В отличие от маломассивных звезд, которые формируются в результате гравитационного коллапса компактных и изолированных облаков, появление массивных светил — процесс гораздо более сложный. Такие звезды рождаются в динамичной и турбулентной среде, и до недавнего времени ученые не могли с уверенностью объяснить, каким образом вещество поступает в аккреционный диск, питающий звезду. Изучение подобных объектов (их масса обычно превышает восемь солнечных) важно для понимания структуры и эволюции галактик, ведь излучение, звездные ветры и вспышки сверхновых существенно изменяют межзвездную среду.

Международная команда астрофизиков под руководством Май Сяофэна из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук обнаружила в центре IRAS 18134-1942, расположенного примерно в 4000 световых лет от Земли, целый комплекс структур — от гигантских газовых рукавов до крошечного аккреционного диска, которые работают как единая система.

Организация потоков вещества

Результаты исследования, опубликованного в журнале Science Advances, показали, что материя движется по четко организованной схеме: три мощных спиральных рукава длиной около 20 000 астрономических единиц (0,32 светового года) подают газ в центральный бар (перемычку) протяженностью примерно 7500 астрономических единиц (0,118 светового года). Этот бар служит своеобразным транспортным узлом, где вещество собирается и перенаправляется к более компактным образованиям.

Из бара газ поступает по узким потокам к небольшому «псевдодиску», внутри которого формируется настоящий протозвездный диск — основной «двигатель» системы, выбрасывающий струи вещества из полюсов звезды. Внутренний диск оказался наклонен относительно внешнего более чем на 60 градусов, а их вращение не совпадает по направлению: скорости противоположны. Это свидетельствует о том, что газ поступает в центр неравномерными порциями, вызывая «покачивание» и смещение оси вращения. Ранее подобный эффект наблюдался только у звезд солнечного типа.

Всплески активности и роль промежуточных структур

Астрофизики также зафиксировали вспышки метанольных мазеров — своеобразных космических радиомаяков. Интенсивность одного из сигналов увеличилась в 10 раз всего за несколько месяцев, что указывает на внезапные всплески аккреции, когда протозвезда резко поглощает новые порции вещества.

Поток газа, поступающий по спиралям и бару, достигает примерно 10⁻⁴ массы Солнца в год, однако через диск к звезде попадает на два порядка меньше. Это позволило авторам работы сделать вывод, что промежуточные структуры действуют как «фильтр» или «регулятор», определяя скорость роста звезды. Такая особенность может объяснить, почему массивные светила формируются не мгновенно, а на протяжении сотен тысяч лет.

Космическое сходство

Интересно, что визуально система напоминает уменьшенную копию спиральной галактики с баром и активным ядром, в центре которого вместо сверхмассивной черной дыры находится молодая звезда массой примерно 8–16 солнечных. Это открытие не только помогает раскрыть тайны рождения гигантских светил, но и указывает на удивительное сходство процессов, происходящих в различных космических масштабах.