Откриха „драконово яйце“ в Млечния път – най-ранния етап на раждането на масивна звезда

Астрономи надникнаха с безпрецедентна точност в космическо „драконово яйце“, което може да показва един от най-ранните етапи от раждането на масивна звезда. Обектът се намира на около 16 300 светлинни години от Земята в тъмен и студен район на Млечния път, известен като Облака на дракона.

С помощта на радиотелескопите ALMA в пустинята Атакама международен екип, ръководен от астронома Ашли Томас Барнс от Европейската южна обсерватория, е изследвал с изключително висока разделителна способност ядрото C2c1a. Новите наблюдения достигат мащаби от около 175 до 400 астрономически единици и позволяват на учените буквално да „разчупят яйцето“, както гласи заглавието на научната им работа.

Оказва се, че районът е по-сложен, отколкото изглежда при по-ранните наблюдения. ALMA различава шест компонента, но най-яркият от тях, C2c1a(a), остава един компактен източник дори при най-високата постигната разделителна способност. Радиусът му е оценен на едва около 87 астрономически единици. За сравнение, една астрономическа единица е средното разстояние между Земята и Слънцето.

Точно колко маса е концентрирана в това „яйце“ обаче остава неясно. В зависимост от температурата на праха оценките варират от около 2 до 30 слънчеви маси. Това е съществена неизвестност, защото по-студеният материал изисква повече маса, за да произведе наблюдаваното излъчване. Плътността във вътрешността е екстремна и според изчисленията надхвърля един милиард молекули водород на кубичен сантиметър.

Още по-интересно е какво се намира около компактния център. C2c1a(a) е потопен в огромен студен резервоар от газ и прах с маса около 110 слънчеви маси в област с размер приблизително 10 000 астрономически единици. Именно от този материал бъдещата звезда би могла постепенно да натрупа значителна част от окончателната си маса.

Звезда, която може би още не се е родила

Учените търсят признаци, че в центъра вече има протозвезда, но резултатите остават двусмислени. Не са открити силните молекулярни сигнали, характерни за горещите ядра около млади масивни звезди. Екипът не установява убедително и високоскоростен поток от газ, който да може еднозначно да бъде свързан с C2c1a(a). Подобни потоци обикновено са важен знак, че протозвезда вече активно поглъща материя.

В същото време центърът не е напълно „мъртъв“. Яркостната му температура достига около 40 келвина, значително повече от приблизително 10 келвина, измерени при по-ниска разделителна способност в околния газ. Това подсказва силен температурен градиент и оставя отворена възможността в самия център вече да се заражда изключително млада протозвезда.

Затова астрономите не определят находката като новородена масивна звезда. По-предпазливото заключение е, че наблюдават изключително компактно ядро, което може да представлява най-ранната фаза на формиране на централен протозвезден „зародиш“.

Това прави „драконовото яйце“ особено ценно за един от големите нерешени въпроси в звездната астрономия: как се раждат най-масивните звезди?

При един от основните модели първо се образува голямо и плътно предзвездно ядро, което впоследствие колабира и създава масивна звезда. Конкуриращи се сценарии допускат, че началният зародиш може да бъде сравнително малък и да увеличава масата си, като непрекъснато привлича материал от много по-голямата среда около него.

Намирането на убедителни масивни предзвездни ядра се оказва изненадващо трудно. Някои от най-обещаващите кандидати впоследствие показват признаци, че в тях вече има протозвезди, а при други масата се оказва силно зависима от използваните температурни оценки. Именно C2c1a е част от този продължаващ научен спор.

Обектът е известен на астрономите от години. Наблюдения, публикувани през 2023 г., разделиха по-голямата структура C2c1 на две основни ядра, C2c1a и C2c1b, и показаха, че по-масивното C2c1a няма очевидните признаци на активно звездообразуване. Тогава то беше определено като един от обещаващите кандидати за масивно предзвездно ядро.

Новите наблюдения слизат още по-дълбоко в структурата му. И макар „драконовото яйце“ все още да не дава окончателен отговор как се раждат звездните гиганти, то предлага рядка възможност астрономите да наблюдават процеса почти от самото му начало.

Научната работа Cracking open the “dragon egg”: ALMA 1.3mm observations of a compact, young high-mass core candidate at 30mas resolution е приета за публикуване в списание Astronomy & Astrophysics.