Gwiazdy rodzą się dłużej

Gwiazdy rodzą się dłużej

Dmitry Vibe,
astrochemik, dr Phys.-Mat. Nauki, głowa. Katedra Fizyki i Ewolucji Gwiazd, Instytut Astronomii, RAS
"Opcja Trójcy" №15 (234), 1 sierpnia 2017 r

Dmitry Vibe

We wczesnych stadiach wiedzy o międzygwiezdnej materii molekularnej obłoki molekularne były uważane za obiekty długo żyjące o charakterystycznym czasie życia rzędu dziesiątek milionów lat. Ponieważ masy chmur znacznie przekraczają masę dżinsów (masa krytyczna na początku niestabilności grawitacyjnej), musiałyby szybko zapadać się, by tak rzec, pod własnym ciężarem. Dlatego założenie o długoterminowym istnieniu chmur molekularnych wymagało założenia obecności jakiegoś dodatkowego czynnika zapobiegającego zawaleniu.

W ramach tak zwanego standardowego modelu powstawania gwiazd chmury molekularne są chronione przed zapadaniem się pod wpływem pola magnetycznego, a zatem formowanie się gwiazd zachodzi w nich powoli, gdy utracone zostaje wsparcie dla pola magnetycznego. Jednak z biegiem czasu zaczęły gromadzić się dowody, że chmury molekularne żyją znacznie mniej – zaledwie kilka milionów lat.Jednym z takich świadectw jest tzw problem gwiazd post T Tau ("po T Tauri").

Zgodnie z nowoczesnymi koncepcjami gwiazda typu T Tau jest bardzo młodą gwiazdą typu słonecznego, ani wewnątrz ani wokół, której procesy kiedykolwiek się uspokoiły, a zatem ma zauważalną nieregularną zmienność. Wiek gwiazd typu T Tau wynosi kilka milionów lat lub mniej.

Jeśli chmura molekularna żyje przez kilkadziesiąt milionów lat, a tworzenie gwiazd trwa przez cały ten czas, to powinniśmy zobaczyć ją jako nowo narodzone gwiazdy T Tau, które wciąż zachowują się jak piątej równiarki w zagłębieniu, a także spokojniejsze gwiazdy T Tau z wiekiem kilkanaście milionów lat, które są jak nastolatki.

Ale właśnie z tą obecnością, a dokładniej, z brakiem takich "nastolatków" – gwiazd post T T w gwiazdotwórczych obłokach molekularnych – i ten problem jest związany. Ponieważ wiek obiektu "kompozytowego" (w szczególności pole formowania się gwiazd) jest logiczny, aby przyjąć wiek jego najstarszego elementu, a my w obszarach aktywnych formacji gwiazd (jak nam się wydaje) nie widzimy gwiazd starszych niż kilka milionów lat, musimy dojść do wniosku, żeże nie są zaangażowane dziesiątki milionów lat chmur cząsteczkowych.

Ten wniosek był jedną z przyczyn osobliwego spadku standardowego modelu i powstania nowego modelu – grawitacja turbulentna, zgodnie z którym chmura molekularna jest przejściowym skrzepem w burzliwym ośrodku międzygwiezdnym, przechodzącym pełny cykl życia – od powstania zakrzepu i narodzin gwiazd w nim do rozproszenia – przez kilka milionów lat.

Podstawą naszych wyobrażeń o powstawaniu gwiazd podobnych do Słońca jest w dużej mierze badanie kompleksu chmur molekularnych w Taurus-Auriga (krótko mówiąc, "Chariotee" jest często pomijane w nazwie): jest to najbliższy nam kompleks chmur molekularnych . Niedawno ukazało się dzieło poświęcone badaniu populacji młodych gwiazd w tym kompleksie [1].

powyżej) i Hyades (poniżej). Zdjęcie: Alan Dyer z serwisu amazingsky.net ("TrV" nr 15 (234), 08.01.2017) "border = 0> Dark Fibers – pyłowy składnik kompleksu molekularnego w taurusie – powstający Gromady gwiazdy Pleia są widoczne po prawej stronie obrazu (powyżej) i Hyades (poniżej). Zdjęcie autorstwa Alana Dyera z amazingsky.net

To zabawne, że w takich badaniach bliskość kompleksu nie jest tak oczywistą zaletą: zajmuje obszar około 15 ° do 15 ° na niebie,a skompletowanie pełnego obrazu wymaga obserwacji na dużą skalę. W tym samym czasie gwiazdy T Tau są łatwe do odróżnienia: oprócz wspomnianej już zmienności mają one nadmiar promieniowania w podczerwieni (emituje pył otaczający młodą gwiazdę i podgrzane przez promieniowanie optyczne), nadmiar ultrafioletu (świeci substancja spadająca na gwiazdę) i inne cechy charakterystyczne.

Z gwiazdami post T Tau jest bardziej skomplikowany. Zachowują wysoką aktywność w chromosomach i koronach, dlatego też, aby je zidentyfikować, wykorzystują przejawy takiej aktywności – obecność linii emisyjnych w widmie lub wysoką jasność promieniowania rentgenowskiego. Prawdopodobnie jednak pomyli się je z aktywnymi gwiazdami innych typów, które nie są związane z regionem formowania się gwiazd, lub odwrotnie, tracą z pola widzenia "niezbędne" gwiazdy po T Tau, których obserwacje spadły na okres względnego spokoju.

Trudność identyfikacji prowadzi do tego, że w Taurusie zidentyfikowano wcześniej tylko około 150 gwiazd starszych niż klasyczne gwiazdy T Tau. Autorzy artykułu nazywają je dyskami bezdyskusyjnymi, ponieważ jednym ze wskaźników wieku jest obecność lub nieobecność dysku okołogwiazdkowego.Większość bezdyskowych gwiazd w kosmosie jest rozmieszczana w ten sam sposób, co gwiazdy z dyskami, czyli głównie w miejscach, w których skoncentrowany jest gaz cząsteczkowy.

Te gwiazdy urodziły się niedawno, prawdopodobnie należały do ​​tego samego pokolenia co formalnie młodsze gwiazdy z dyskami (klasyczne gwiazdy, takie jak T Tau). Istnieje jednak kilka gwiazd bez dysku, które zajmują większy obszar na niebie niż gwiazdy z dyskami. Czy są pozostałościami starszej populacji kompleksu Taurus, czy też nie mają z tym nic wspólnego, przypadkowo rzutując na tę samą część nieba?

Odpowiedź na pytanie o obecność starszej populacji w Taurusie jest ważna z kilku powodów. Po pierwsze, jeśli tak, być może będziemy musieli zrewidować oszacowanie wieku kompleksu w kierunku jego wzrostu. I – tadam! – problem gwiazd post T Tau no. Po drugie, jeśli przyjrzymy się gwiazdom w kompleksie, zakładamy, że należą one do tego samego pokolenia, a generacja nie istnieje, otrzymamy niewiarygodne wnioski statystyczne, na przykład o ułamku gwiazd z dyskami.

Jest to dla nas ważne, ponieważ ta ilość jest obecnie wykorzystywana jako miara czasu życia dysku protoplanetarnego, a to z kolei jest jednym z kluczowych kryteriów budowania teorii tworzenia systemów planetarnych. Cóż, itp., Itp.Na tej podstawie wyciągamy wnioski o początkowej funkcji mas, multiplikacji itp.

Dysk protoplanetarny jako artysta (Gemini Observatory / AURA Artwork by Lynette Cook)

Adam Kraus i jego koledzy zrobili co następuje. Zbierali informacje o wszystkich gwiazdach klasy widmowej F0 i późniejszych, które na niebie wpadają w obszar kompleksu chmur molekularnych Taurus-Auriga i zostały zaproponowane jako członkowie tego kompleksu. W sumie wzięli pod uwagę 396 gwiazdek.

Dr Adam Kraus (Caltech), postdoc w Instytucie Astronomicznym w Honolulu (Hawaje, USA), Hubble Fellow. Zdjęcie z www.ifa.hawaii.edu ("TrV" nr 15 (234), 08.01.2017)

Dla nich autorzy przeanalizowali wszystkie znane parametry (właściwości atmosfery, zawartość litu, prędkości radialne, ruchy właściwe), które wskazywałyby: a) na ich młodość, b) na przynależność do kompleksu Taurus – Aurium. Lista zawierała 160 potwierdzonych lub prawdopodobnych "obcych", czyli gwiazd tła, a dla 18 gwiazd nie było wystarczająco dużo informacji, aby je jakoś zidentyfikować.

Pozostałe 218 gwiazd prawdopodobnie będzie częścią omawianego regionu gwiazdotwórczego, a 87 z nich nie figuruje na "kanonicznych" listach członków kompleksu wcześniej.I znaczna część "przybyszów" jest rozprowadzana w kosmosie, a nie jak gwiazdy z dyskami. Dokładniej, w obszarach o największej gęstości gwiazdowej udział gwiazd z dyskami sięga 60%, podczas gdy w obszarach między gęstymi stężeniami gwiazd zmniejsza się do 25%. Gdzie w kompleksie Taurus-Auriga gęstość gwiazd jest minimalna, w ogóle nie ma gwiazd z dyskami.

niebieskie kółka) i bezdyskowych gwiazd (zielone kubki) w kompleksie Taurus – Aurigae. Rozkład pyłu (odpowiadający rozkładowi cząsteczkowego gazu) [1] ("TrV" nr 15 (234), 08.08.2017) ")"> niebieskie kółka) i bezdyskowych gwiazd (zielone kubki) w kompleksie Taurus – Aurigae. Rozprowadzanie pyłu (odpowiadającego rozkładowi gazu cząsteczkowego) [1] ("TrV" nr 15 (234), 08.01.2017) "jest używane jako tło. Dystrybucja gwiazd z dyskami (niebieskie kółka) i bezdyskowych gwiazd (zielone kubki) w kompleksie Taurus – Aurigae. Rozkład pyłu (odpowiadający dystrybucji gazu molekularnego) jest wykorzystywany jako tło [1]

Na podstawie uzyskanych wyników autorzy wyciągnęli następujący wniosek: w regionie Taurus – Aurigae widzimy dwie populacje gwiazd.Jednym z nich są głównie gwiazdy z dyskami i częścią bezdyskowych gwiazd. Gwiazdy te powstały stosunkowo niedawno (kilka milionów lat temu lub mniej) i nadal są pogrupowane w kilka grup, które pokrywają się z obszarami o dużym stężeniu gazu cząsteczkowego.

Druga populacja składa się z mniej młodych bezdyskowych gwiazd. Są one rozmieszczone w obszarze Taurus – Auriga bardziej równomiernie i nie wykazują korelacji ze współczesną dystrybucją gazu molekularnego. Albo udało im się odlecieć od macierzystych skupisk molekularnych, albo te skrzepy miały czas na rozproszenie.

Należy zauważyć, że podział na dwie populacje jest nieco arbitralny: autorzy nie zdefiniowali tych epok, koncentrując się na rozkładzie przestrzennym. Pośrednie dane wskazują, że większość gwiazd "starej" populacji ma wieki około 10 milionów lat, czyli pięć razy więcej niż wiek populacji "kanonicznej". Wiek co najmniej kilku gwiazd przekracza 15 milionów lat.

Pomarańczowa gwiazda po prawej stronie obrazu, otoczona mgławicą NGC 1555, jest zmienną gwiazdą T Tauri, która nadała nazwę całej klasie młodych gwiazd.Co dziwne, sama T Tauri jest dość nietypowym przedstawicielem tej klasy. Zdjęcie: Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / University of Arizona ze strony www.caelumobservatory.com

Ogólnie rzecz biorąc, obecność drugiej populacji oznacza, że ​​tworzenie się gwiazd w regionie, przestrzennie i kinematycznie (pod względem prędkości), zbiegające się z kompleksem Taurus-Auriga, trwa od 10 do 20 miesięcy. Większość bezdyskowych gwiazd studiowała w artykule Krausa i wsp. Znajduje się po drugiej stronie chmury molekularnej. Może to być efekt selekcji: bardziej odległe gwiazdy bezdyskowych populacji mogą po prostu nie dostać się do istniejącej próbki i wciąż czekają na odkrycie.

Możliwe, że pierwszy etap formowania się gwiazd w tym obszarze obejmował znacznie większą przestrzeń niż obecny etap, a 15 milionów lat temu kompleks gwiazdotwórczy Taurus – aktor mógł rywalizować z wielkością kompleksu gwiazdotwórczego w Orionie. Autorzy nie wykluczają, że w rzeczywistości może znacznie wykroczyć poza tradycyjne ograniczenia poszukiwania potencjalnych członków.

Czy warto wyciągnąć daleko idące wnioski z tego odkrycia? Być może nie. Bliskość naszego kompleksu Taurus wcale nie oznacza, że ​​jest to standard.Co więcej, istnieją oznaki, że tak nie jest, na przykład atypowy rozkład masy wschodzących gwiazd i raczej duży (w porównaniu z innymi regionami powstawania gwiazd) odległości między nimi. Może się więc okazać, że to, co dzieje się w Byku, pozostaje w Byku. W końcu, jak dobrze znany astrofizyk Donald Osterbrock (Donald Osterbrock), każdy dobrze zbadany obiekt jest osobliwy (to znaczy niezwykły, specjalny).


1. Kraus A. L., Herczeg G. J., Rizzuto A. C., Mann A. W., Slesnick C. L., Carpenter J. M., Hillenbrand L. A., Mamajek E. E. Ekosystem Greater Taurus-Auriga I: Istnieje podzielona populacja starsza. Czasopismo astrofizyczne, 838, 150 (2017).


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: