Pobliski region gwiazdotwórczy dostarcza wskazówek na temat formowania się Układu Słonecznego

Kompleks gwiazdotwórczy Wężownika jest analogiczny do formowania się Układu Słonecznego, w tym do źródeł pierwiastków występujących w pierwotnych meteorytach.

Region aktywnego formowania się gwiazd w gwiazdozbiorze Wężownika daje astronomom nowe spojrzenie na warunki, w jakich narodził się nasz własny Układ Słoneczny. Nowe badania kompleksu gwiazdotwórczego w Wężowniku pokazują w szczególności, w jaki sposób Układ Słoneczny mógł zostać wzbogacony w krótko żyjące pierwiastki radioaktywne.

Dowody na ten proces wzbogacania są znane od lat 70-tych ubiegłego stulecia, kiedy to naukowcy badając pewne inkluzje mineralne w meteorytach doszli do wniosku, że są one nieskazitelnymi pozostałościami po młodym Układzie Słonecznym i zawierają produkty rozpadu krótko żyjących radionuklidów. Te radioaktywne pierwiastki mogły zostać nawiane na rodzący się Układ Słoneczny przez pobliską eksplodującą gwiazdę (supernową) lub przez silne wiatry gwiazdowe, pochodzące od typu masywnej gwiazdy znanej jako gwiazda Wolfa-Rayeta.

Autorzy nowego badania, opublikowanego 16 sierpnia 2021 roku w Nature Astronomy, wykorzystali obserwacje regionu gwiazdotwórczego Wężownika na wielu długościach fali, w tym nowe spektakularne dane w podczerwieni, aby pokazać interakcje pomiędzy obłokami gazu gwiazdotwórczego a izotopami promieniotwórczymi produkowanymi w pobliskiej gromadzie młodych gwiazd. Ich odkrycia wskazują, że supernowe w gromadzie gwiazd są najbardziej prawdopodobnym źródłem krótko żyjących radionuklidów.

Nasz Układ Słoneczny najprawdopodobniej powstał w olbrzymim obłoku molekularnym wraz z młodą gromadą gwiazd, a jedno lub więcej zdarzeń supernowych z niektórych masywnych gwiazd w tej gromadzie zanieczyściło gaz, który przekształcił się w Słońce i jego układ planetarny. Chociaż ten scenariusz był sugerowany w przeszłości, siłą tej pracy jest wykorzystanie obserwacji na wielu długościach fal i wyrafinowanej analizy statystycznej, aby wydedukować ilościowy pomiar prawdopodobieństwa tego modelu – powiedział współautor pracy Douglas N. C. Lin, emerytowany profesor astronomii i astrofizyki na UC Santa Cruz.

Pierwszy autor pracy, John Forbes na Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics, powiedział, że dane z kosmicznych teleskopów promieniowania gamma umożliwiają wykrycie tego promieniowania emitowanego przez krótko żyjący radioaktywny izotop glin-26. To są wymagające obserwacje. Możemy je wykryć tylko w dwóch regionach gwiazdotwórczych, a najlepsze dane pochodzą z kompleksu Wężownika – powiedział Forbes.

Kompleks obłoków Wężownika zawiera wiele gęstych jąder protogwiazd w różnych fazach formowania się gwiazd i rozwoju dysków protoplanetarnych, reprezentujących najwcześniejsze etapy formowania się układu planetarnego. Łącząc dane obrazowania w zakresie długości fal od milimetrowych do promieniowanie gamma, naukowcy byli w stanie zobrazować przepływ glinu-26 z pobliskiej gromady gwiazd w kierunku regionu gwiazdotwórczego Wężownika.

Proces wzbogacania, który obserwujemy w Wężowniku jest zgodny z tym, co działo się podczas formowania się Układu Słonecznego 5 mld lat temu – powiedział Forbes. Gdy tylko zobaczyliśmy ten ładny przykład tego, jak ten proces może zachodzić, zabraliśmy się za próbę modelowania pobliskiej gromady gwiazd, która wyprodukowała izotopy promieniotwórcze widziane dzisiaj w promieniach gamma.

Forbes opracował model, który uwzględnia każdą masywną gwiazdę, jaka mogła istnieć w tym regionie, w tym jej masę, wiek i prawdopodobieństwo wybuchu jako supernowa, a także uwzględnia potencjalne ilości glinu-26 pochodzące z wiatrów gwiazdowych i supernowych. Model ten pozwolił mu określić prawdopodobieństwo różnych scenariuszy produkcji obserwowanego dzisiaj glinu-26.

Mamy teraz wystarczająco dużo informacji, aby powiedzieć, że istnieje 59% szans, że jest to wywołane przez supernowe i 68% szans, że pochodzi z wielu źródeł, a nie tylko jednej supernowej – mówi Forbes.

Lin zauważył, że ten rodzaj analizy statystycznej przypisuje prawdopodobieństwo do scenariuszy, nad którymi astronomowie debatowali przez ostatnie 50 lat.

Nowe odkrycia pokazują również, że ilość krótko żyjących izotopów radioaktywnych wbudowanych w nowo tworzące się układy gwiazdowe może się znacznie różnić.

Dane w podczerwieni, które pozwoliły zespołowi zajrzeć przez obłoki pyłu do serca kompleksu gwiazdotwórczego, zostały uzyskane przez współautora pracy João Alvesa z Uniwersytetu Wiedeńskiego w ramach prowadzonego przez ESO badania VISION pobliskich gwiezdnych żłobków przy użyciu teleskopu VISTA w Chile.

Nie ma nic szczególnego w Wężowniku jako regionie gwiazdotwórczym – powiedział Alves. Jest to po prostu typowa konfiguracja gazu i młodych masywnych gwiazd, więc nasze wyniki powinny być reprezentatywne dla wzbogacenia krótko żyjących pierwiastków promieniotwórczych w formowaniu się gwiazd i planet w całej Drodze Mlecznej.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
UC Santa Cruz

Vega

Na ilustracji: Głęboki obraz w podczerwieni kompleksu gwiazdotwórczego L1688 w Wężowniku z przeglądu VISIONS ESO. Źródło: João Alves/ESO VISIONS

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *