Бурное звездообразование: от 30 Doradus до квазаров

Бурное звездообразование: от 30 Doradus до квазаров

В. Г. СУРДИН, кандидат физико-математических наук ГАИШ МГУ

Интереснейшая астрономическая конференция состоялась 8 — 12 ноября 1993 г. на крохотном острове Ла-Пальма в архипелаге Канарских островов. Но не теплые атлантические пляжи приманили астрономов со всего света. Ибо для астрономов Канарские острова — центр европейской звездной науки. На острове Тэнериф — главном острове Канарского архипелага — находится испанский Институт астрофизики, а на острове-вулкане Ла-Пальма, напоминающем жюльверновский таинственный остров, расположена крупная международная обсерватория. На вершине вулканической кальдеры, на высоте 2400 м — обсерватория Рока де Лос Мучачос, оснащенная 4,5-метровым телескопом им. В. Гершеля, двумя 2,5-метровыми телескопами, большим вертикальным солнечным телескопом и другими мощными астрономическими приборами.

На конференцию «Бурное звездообразование», организованную Институтом астрофизики на Канарах (Испания) и Королевской Гринвичской обсерваторией (Великобритания), собралось более ста участников. «Хозяином бала» был известный испанский астрофизик Гильермо Те-норио-Тагле, а помогали ему в организации научной программы Роберто Терлевич (Англия), Феликс Мирабель (Франция) и Брюс Эльмегрин (США). Все они — ведущие специалисты по проблемам звездообразования. Российские астрономы были представлены четырьмя москвичами (Ю. Н. Ефремов, В. Г. Сурдин, Т. Г. Ситник и А. Д. Чернин, ГАИШ). Первые двое получили финансовую поддержку от фонда Сороса, вторые — от оргкомитета конференции. Санкт-петербуржец В. Решетников приехал с помощью французских астрономов. Украинских ученых представлял С. А. Силич (Киев), получивший грант от фонда Сороса.

Само название конференции говорит, как сильно за последние годы изменился взгляд на процесс рождения звезд:

если в недалеком прошлом звездообразование считалось «тихим» эпизодом эволюции галактик, протекающим в самых спокойных и холодных ее областях, то сейчас с интенсивным, взрывным (!) формированием массивных звезд связывают даже такие грандиозные явления, как активность квазаров. Впрочем, чтобы исследовать области бурного звездообразования, далеко ходить не надо: они есть не только в нашей галактике. Особенно крупная и удобная для изучения — эмиссионная туманность Тарантул (30 Doradus) в Большом Магеллановом Облаке. Если бы эту яркую туманность расположить на месте известной Туманности Ориона, которая в 100 раз ближе к нам, то даже в безлунные зимние ночи наши дороги были бы неплохо освещены. В туманности Тарантул, в области диаметром около 100 пк, сосредоточены миллионы солнечных масс холодного газа, немногим меньше — ионизованного, и огромное количество горячих молодых звезд. Подобные и даже более крупные очаги звездообразования наблюдаются и в других галактиках, и обычно расположены либо в области галактического ядра, либо на концах спиральных ветвей. В последнем случае они частенько походят на отдельные небольшие галактики, состоящие только из молодых звезд и горячего газа. Поэтому за ними закрепилось название «гигантские межгалактические области НМ» (здесь «НМ» означает область ионизованного водорода).

Почему они привлекают внимание астрономов? Причин немало. Во-первых, перерабатывая невидимое ультрафиолетовое излучение горячих звезд в оптическое и инфракрасное излучение, эти туманности светятся значительно ярче, чем нагревающие их звезды. Гигантские НМ-области видны в очень далеких галактиках: их спектры помогают узнать химический состав этих галактик и подсчитать количество новорожденных массивных звезд. Во-вторых, само явление бурного звездообразования не получило пока надежного объяснения: понятно, что без положительной обратной связи в этом процессе не обойтись, но не совсем ясно, каким образом новорожденные звезды стимулируют рождение новых поколений. Еще одна причина интереса к гигантским НН-областям:
они отмечают места формирования очень крупных звездных агрегатов (возможно, молодых шаровых скоплений или даже карликовых галактик).

В поисках причины появления гигантских очагов звездообразования астрономы обратили внимание на тесное взаимодействие и прямые соударения галактик друг с другом. Взаимодействующие галактики известны давно, но только сейчас с помощью быстрых ЭВМ удалось детально промоделировать близкий пролет двух галактик с учетом их сложного состава и формы. Дело в том, что звезды и газ, составляющие галактику, взаимодействуют совсем по-разному: звезды практически не сталкиваются друг с другом и летят по баллистическим траекториям, а гигантские газовые облака непременно попадают друг в друга, сталкиваются, слипаются, уплотняются и... превращаются в очаги звездообразования. Расчеты показали, а наблюдения подтвердили, что во взаимодействующих галактиках частота рождения звезд существенно выше, чем в изолированных. Если при столкновении одна галактика пронзила другую, то от места пролета расходится «волна звездообразования», словно круги по воде. Если же галактики не столкнулись, но пролетели близко друг к другу, то приливное взаимодействие искажает их форму, вытягивает из них «хвосты» и «мосты», под действием самогра-витации делящиеся на части и формирующие галактики-спутники.

Когда-то подобная гипотеза была предложена Джеймсом Джинсом для объяснения формирования нашей планетной системы: считалось, что пролетавшая мимо Солнца звезда вытянула из него вещество будущих планет. Гипотеза не оправдалась, потому что горячая солнечная плазма не может сконденсироваться в планеты. Второе рождение старой идеи обещает быть более плодотворным — хо-лодньй галактический газ может конденсироваться в звездные агрегаты. Не исключено, что некоторые га-лактики-спутники, подобные Магеллановым Облакам и другим более мелким спутникам нашей Галактики; сформировались именно благодаря приливному взаимодействию двух крупных галактик.

Рождение новой галактики, даже не слишком большой, — яркое событие. Рождающаяся галактика видна с расстояния в миллиарды световых лет благодаря огромному количеству в ней ярких звезд и большой частоте вспышек сверхновых (несколько вспышек в год). В молодых галактиках еще очень много межзвездного вещества, включающего пыль, которая поглощает оптическое излучение

звезд, но при этом нагревается и сама становится источником инфракрасного излучения. Сверхъяркие в инфракрасном диапазоне галактики открыты с борта астрономического спутника ИРАС несколько лет назад. Их светимость в сотни раз превосходит светимость нашей Галактики, что указывает на исключительно высокую частоту рождения в них звезд. Радионаблюдения этих галактик позволили обнаружить вещество, из которого звезды рождаются. Это холодный газ, состоящий преимущественно из молекул водорода. В некоторых далеких галактиках молекулярного газа оказалось в десятки и сотни раз больше, чем в нашей. Особенно много молекулярного газа и молодых звезд во взаимодействующих друг с другом галактиках. Причину этого астрофизики видят в росте газового давления в галактиках из-за их столкновения, что ускоряет превращение водорода из атомов в молекулы. К тому же при столкновении галактик молекулярные облака в них начинают двигаться более энергично, чаще слипаются друг с другом и образуют очень массивные конгломераты, рождающие крупные звездные скопления, подобные шаровым.

Такие новорожденные шаровые скопления обнаружены с помощью орбитального телескопа им. Хаббла уже в нескольких галактиках. Если раньше астрономы лишь строили догадки как формировались древние шаровые скопления, то теперь есть возможность наблюдать сам процесс: новые скопления практически не уступают по массе старым. Не исключено, что и в нашей Галактике одни шаровые скопления сформировались в доисторические времена, а другие возникли позднее при взаимодействии Галактики со своими соседями.
Насколько серьезно астрономы относятся сейчас к взаимодействию галактик свидетельствует то, что слипшиеся галактики, охваченные бурным звездообразованием, считают даже предками квазаров, чьи многие свойства — распределение в пространстве и во времени, оптические спектры и светимость, — можно объяснить в рамках идеи о бурном звездообразовании. Находятся энтузиасты, стремящиеся объяснить в рамках этой идеи все свойства квазаров, включая быструю переменность их рентгеновского излучения и радиовыбросы. Но это, вероятно, дань моде, которой не чужда и наука.

Большое впечатление на всех участников конференции произвели изображения областей звездообразования, полученные телескопом им. Хаббла. Если раньше они (особенно в далеких галактиках) казались однородными, то при угловом разрешении значительно лучше одной угловой секунды разделились на грозди ярких точек — формирующихся звездных скоплений. Не исключено, что большая часть звезд рождается именно в скоплениях, но затем довольно быстро покидает их. Кстати, московские астрономы давно уже обратили внимание на сложную, иерархическую организацию областей звездообразования в нашей и соседних галактиках. Теперь это подтверждается и на примере более далеких и более активных галактик.

Космический телескоп позволил также прояснить проблему «сердца Тарантула» — загадочный яркий объект в центре туманности 30 Dor, получивший обозначение Р136а. Некоторое время считали его сверхзвездой с массой 2000 солнечных. Затем наземные телескопы разрешили объект на 6 — 7 частей (звезд?), каждой из которых приписывалась масса 200 — 300 солнечных, что тоже превышало верхнюю теоретическую границу массы звезд. Теперь телескоп им. Хабола разглядел в области (размером всего 3"!) 200 отдельных звезд... Масса самой крупной из них не превышает 120 солнечных, что уже согласуется с теорией. Астрофизики вздохнули спокойно...

Я не рассказал и десятой доли того нового и интересного, что было представлено на конференции. О многих из проблем нужно писать отдельно: о формировании двойных и кратных звезд, взаимодействии массивных звезд с окружающей межзвездной средой, о новой теории спиральных рукавов галактик, о новых взглядах на происхождение самих галактик... Хочется подчеркнуть общее впечатление от конференции: вопросы формирования звезд и звездных скоплений выходят сейчас на первый план, потеснив чрезмерное увлечение релятивистскими объектами. Любопытно, что обсуждая активность ядер галактик и квазаров участники конференции ни разу не произнесли слов «черная дыра»!


Торговля в сети и её преимущества
Что такое коррекция функционального состояния?
Раскрутка сайта
В Killzone Shadow Fall примут участие реальные актеры
Остеопатия как один из видов массажа
Приобрести светодиодный фейерверк в Интернетмагазине
Пришло время научиться быть неотразимой
Услуги по кредитам
Арматура

Мансардные окна Велюкс – это предел мечтаний