Яйца орла: не такие плодородные
В 1995 году, менее чем через 2 года после того, как астронавты установили устройство для исправления размытого зрения космического телескопа Хаббл, НАСА опубликовало изображение, которое покорило миллионы людей. В нем, словно сталагмиты в пещере, вздымаются жуткие сине-зеленые столбы газа и пыли. Взглянув на Вселенную, которая является одновременно и наукой, и искусством, команда астрономов из Аризоны запечатлела то, что они считали гнездами, наполненными звездными эмбрионами. «Я отчетливо помню, как впервые увидел это изображение в своем офисе во время тихого отпуска за несколько дней до выхода пресс-релиза», - говорит астроном Марк Дж. Маккориан из Астрофизического института в Потсдаме, Германия. Я был потрясен… и тут же пошел искать, кому бы его показать.
Фотография попала на обложки журналов по всему миру (SN: 04.11.95, стр. 294). Джей Лено показал это на Tonight Show. Небесный портрет не только восстановил запятнанную репутацию Хаббла, но и стал астрономической иконой.
Теперь изображения, сделанные с помощью инфракрасных детекторов, показывают этот значок в новом свете.
Состоящие из холодного газообразного водорода и пыли, столбы находятся в туманности Орла Млечного Пути, области звездообразования в 7 000 световых лет от Земли. Столбы представляют собой плотные остатки того, что было гигантским газовым облаком. Резкий ультрафиолетовый свет и яростные ветры от соседнего скопления горячих массивных звезд сдули большую часть этого облака, оставив столбы позади. Поскольку ультрафиолетовый свет продолжает бомбардировать столбы, он одновременно препятствует и способствует рождению звезд. Он препятствует этому, продолжая разрушать материал, и способствует его сжатию газа, ускоряя его коллапс в звезды.
Когда их исходное изображение в видимом свете было опубликовано, астрономы Хаббла Пол Скоуэн и Дж. Джефф Хестер из Аризонского государственного университета в Темпе обратили особое внимание на группу плотных кометообразных выступов на или вблизи кончики столбов. Они предположили, что выступы, которые они назвали «испаряющимися газовыми глобулами» или EGG, являются убежищами, в которых формируются звезды.
Сделав еще один шаг вперед, Хестер и его коллеги предположили, что EGG представляют собой новый аспект звездообразования. Неумолимое ультрафиолетовое излучение от соседских хулиганов не только обнажало Яйцеклетки, но и вычищало материал из этих предполагаемых звездных питомников, не давая новорождённым звездам набрать дополнительный вес (SN: 30.11.96, стр. 350). По мнению группы Хестера, эрозия материала под воздействием ультрафиолетового излучения, процесс, получивший название фотоиспарения, может быть основным фактором, ограничивающим вес новорожденных звезд в галактике.
Хестер подсчитала, что в настоящее время в 73 EGG, зарегистрированных камерой Хаббла, формируются от сотен до тысяч звезд. Эта интерпретация побудила НАСА выпустить пресс-релиз, в котором пыльные колонны были названы «столпами творения».
Но с этой интерпретацией оставалась одна проблема, отмечает Маккориан. Снимки сделаны в видимом свете, а видимый свет не проникает через пыль. Совсем недавно несколько исследователей, в том числе Хестер и Маккориан, независимо друг от друга изучили EGG с помощью инфракрасных детекторов, которые могут исследовать внутреннюю часть пыльных колонн.
Полученные изображения рисуют другой портрет столпов творения. Только 15% EGG содержат новорождённые звёздочки; остальные бесплодны, в них слишком мало пыли и газа, чтобы поддерживать звездообразование. Тем не менее, исследователи расходятся во мнениях относительно того, ограничивает ли ультрафиолетовое излучение рост этих младенцев.
Глаза смотрящего
«Изображение [видимого света] было и остается одним из самых потрясающих снимков, сделанных космическим телескопом Хаббла», - говорит Маккориан. «С другой стороны, большая часть теории EGG-звездообразования была довольно спекулятивной, и после того, как она несколько раз была опровергнута, общественность в конце концов решила, что это произвело революцию во всем, что мы когда-либо знали о том, как образуются звезды».
Чтобы исследовать столбы, Маккориан и Мортен Андерсен, его коллега из Потсдама, недавно использовали один из четырех 8-метровых телескопов, известных под общим названием Очень Большой Телескоп (VLT) в Паранале, Чили. Их выводы будут опубликованы в следующем журнале «Астрономия и астрофизика». Группа японских исследователей также изучала столбы в инфракрасном диапазоне с помощью 2,2-метрового телескопа Гавайского университета. Они сообщают о своих выводах в Astrophysical Journal Letters от 20 января.
Хестер утверждает, однако, что новые результаты только подтверждают его первоначальную точку зрения, что ультрафиолетовый свет ограничивал конечную массу звезд, формирующихся в EGG туманности Орла. Он и его сотрудники изучали столбы с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона и многообъектного спектрометра (NICMOS) Хаббла в 1998 году, примерно за год до того, как в устройстве закончился твердый азотный хладагент и оно перестало работать. Они обнаружили, что лишь немногие из EGGS содержат звезды.
НАСА представило это инфракрасное изображение на брифинге для прессы в прошлом месяце, где официальные лица рассказали о планах амбициозной миссии по настройке Хаббла. В ходе этой миссии астронавты прикрепили к NICMOS холодильник, чтобы оживить его (см. «Настройка телескопа» в выпуске этой недели: «Настройка телескопа: возвращение к работе для орбитальной обсерватории»). Отчет Хестера и его коллег Роджера И. Томпсона из Аризонского университета в Тусоне и Брэдфорда А. Смита из Гавайского университета в Гонолулу планируется опубликовать в Astrophysical Journal.
«Я признаю, что первоначально я предполагал, что большая часть EGG будет содержать молодые звездные объекты, - говорит Хестер. Инфракрасные изображения, сделанные тремя командами, показывают, что внутри столбов количество газа, эквивалентное одной тысячной массы Солнца, ежегодно превращается в звезды. Хотя эта скорость составляет одну десятую от суммы, которую он подсчитал в 1995 году, Хестер говорит, что это «все еще удивительно высокая скорость звездообразования».
Столбы, которые, по оценкам, содержат материал массой всего в несколько сотен солнечных, могут поддерживать такую скорость звездообразования только в течение 100 000 лет, отмечает он.
«Мы наблюдаем короткий, довольно интенсивный период звездообразования, с продолжающейся конкуренцией между материалом, связываемым в звезды, и материалом, рассеиваемым в результате фотоиспарения», - говорит Хестер. «Суть в том, что [новая] скорость звездообразования для столбцов является одновременно значительной и правильной величиной, чтобы поддержать идею о том, что фотоиспарение играет ключевую роль в формировании того, что происходит».
Те же образы, новые идеи
McCoghean говорит, что новые инфракрасные изображения, которые показывают, что только около 11 EGG содержат звезды, делают еще более натяжкой предположение, что близлежащие массивные звезды и ультрафиолетовое излучение, которое они испускают, ограничивают максимальную массу звезд. в столбах Орла, не говоря уже об остальной части галактики Млечный Путь.
Более того, отмечает он, многие модели звездообразования указывают на то, что для сборки массивных звезд требуется больше времени, чем для звезд с меньшей массой, таких как типичные звезды внутри EGG. Если это так, то звезды EGG достигнут зрелости до того, как соседние звезды станут достаточно массивными, чтобы излучать разрушительное ультрафиолетовое излучение. Таким образом, ультрафиолетовый свет мало повлияет на общую массу новорожденного, утверждает он.
В этом сценарии излучение все еще может рассеивать диски газа и пыли, окружающие новорожденные звезды, препятствуя их способности формировать планеты из этого материала, отмечает Маккориан.
Хестер по-разному интерпретирует одни и те же данные. «Процесс, обнаруженный инфракрасными и другими наблюдениями, откровенно удивительно близок к процессу, который мы изначально предполагали», - говорит он.
Марио Ливио из Научного института космического телескопа в Балтиморе согласен с тем, что ранние интерпретации изображения были правдоподобными.«Я не думаю, что [оригинальное] изображение было слишком раскручено», - говорит он. И хотя он отмечает, что влияние изображения «всегда было из-за его захватывающей дух красоты, а не обязательно из-за его научного значения», изображение действительно вдохновило астрономов на поиск подобных структур в других областях звездообразования Млечного Пути.
«Теперь мы знаем, что во многих регионах звездообразования, таких как 30 Золотой Рыбы, вы найдете такие столбы», - добавляет Ливио.
Наилучшие наблюдения на сегодняшний день показывают, что типичная масса новорождённых звёзд практически не меняется, независимо от того, формируются ли они в областях с низкой плотностью Млечного Пути, где нет массивных звёзд, или в областях, подвергшихся бомбардировке. ультрафиолетовым излучением тяжеловесов, отмечает Стивен Э. Стром из Национальной оптической астрономической обсерватории в Тусоне. «Вопрос запуска звездообразования, в котором ультрафиолетовое излучение может играть роль, следует отделить от способности излучения определять массу звезд - доказательств этому нет», - говорит он.
«Вся эта теория усеченного звездообразования всегда была просто рекламой», - говорит астроном Линн Хилленбранд из Калифорнийского технологического института в Пасадене. Ультрафиолетовое излучение массивных звезд «несомненно воздействует на столбы, но как только звезда начала формироваться, я сомневаюсь, что излучение преобладает над гравитацией где-либо, кроме самых внешних [слоев] звездообразующего ядра», - отмечает она.
Когда в 1995 году были опубликованы исходные изображения столбов, несовершенная оптика Хаббла была исправлена совсем недавно. По словам Хестер, как для научного сообщества, так и для общественности орбитальный телескоп больше не был символом провала высоких технологий. Он добавляет: «Изображение было связано с более крупной историей - восстановлением Хаббла и мечтами, которые изначально сопровождали его запуск».
Ученых не удивляет, что интерпретация астрономического изображения - даже такого значка, как колонны - может нуждаться в пересмотре, говорит Маккориан. Хестер «занимался наукой, когда выдвинул гипотезу, основанную на своих наблюдениях, и мы также занимаемся наукой, проверяя его гипотезу и обнаруживая, что она менее существенна, чем он надеялся», - отмечает Маккориан. «Проблема с пресс-релизами заключается в том, что они, как правило, затемняют этот процесс движения туда-сюда, заставляя науку звучать так, как будто это все безупречные моменты Эврики».
Новые результаты также подчеркивают, как много астрономам еще предстоит узнать о звездообразовании.
Аргументы не могут быть разрешены до тех пор, пока исследователи не смогут получить сверхчеткие изображения региона с более длинными волнами. Инфракрасные изображения и спектры, полученные на этих более длинных волнах, могут проникнуть в большую часть пыли в столбах и обеспечить более точную оценку числа и масс находящихся там звезд, говорит Маккориан.
Он подчеркивает, что у Хаббла есть неизбежный случай туннельного зрения - маленькое поле зрения. Прямо за углом от колонн разворачивается гораздо большая драма.«Есть огромное скопление молодых звезд, несколько тысяч, которые являются домом для [горстки] массивных звезд, чей ультрафиолетовый свет разрушает столбы», - отмечает Маккориан. Он утверждает, что нет четких доказательств того, что ультрафиолетовое излучение этих массивных звезд определяет размер тысяч маломассивных звезд в скоплении.
В своем отчете по астрономии и астрофизике Маккориан и его коллеги резюмируют результаты следующим образом: «Продолжающееся разрушение колонн и относительно ограниченное звездообразование, происходящее внутри них, может в конечном итоге оказаться второстепенным явлением. грандиозная схема вещей - хотя и красивая».