Непосредственно наблюдая за популяциями стареющих звезд, исследователи описали условия, которые преобладали в то время, когда звезды формировались в нашей галактике. Они более конкретно определили совмещение осей вращения звезд в двух рассеянных скоплениях [1], поставив под сомнение традиционные модели звездообразования. Результаты этого астросейсмологического исследования сопровождаются трехмерным моделированием коллапса предзвездных облаков.
Большинство звезд Млечного Пути образовались в результате коллапса гигантского газового облака в областях, закрытых газом и пылью, что затрудняет их непосредственное наблюдение. Вот почему понимание механизмов, регулирующих звездообразование, является серьезной проблемой для современной астрофизики. С этим открытием, опубликованным в Nature Astronomy, ученые проливают новый свет на ранее недооцененные процессы, которые играют важную роль в развитии звезд и образовании планет, а также, в более общем плане, в формировании и развитии нашей галактики.С появлением высокоточной космической фотометрии астросейсмология [2] продемонстрировала свою способность исследовать недра звезд и определять их фундаментальные параметры.
Команда проанализировала свет, излучаемый примерно пятьюдесятью красными гигантами [3] с массой от одной до двух масс Солнца. Эти звезды, которые присутствуют в двух старых рассеянных скоплениях в Млечном Пути (NGC 6791, возраст восемь миллиардов лет, и NGC 6819, возраст два миллиарда лет), непрерывно наблюдались в течение четырех лет спутником НАСА Кеплер и демонстрируют отчетливо наблюдаемые колебания, похожие на тем из Солнца.
Оси вращения звезд указывают в одном направлении на небе.Наличие тысяч мод колебаний позволило точно измерить ориентацию оси вращения каждой звезды в образце.
Результат был удивительным, потому что практически у всех звезд (около 70%) оси вращения были близко выровнены друг с другом и указывали в одном и том же направлении на небе. Как указывает первый автор Энрико Корсаро, астрофизик из CEA, «это было совершенно неожиданно, потому что турбулентность, вызванная неупорядоченными движениями газа в скоплениях, должна была привести к случайно распределенным осям».
Учитывая морфологию звездных скоплений и значительные расстояния между звездами в рассеянном скоплении, ученые пришли к выводу, что такое близкое выравнивание осей вращения не может быть вызвано приливными взаимодействиями и должно относиться ко времени формирования скоплений. миллиарды лет назад.Используя трехмерное цифровое гидродинамическое моделирование, астрофизики смогли воспроизвести различные условия, которые управляли образованием звезд. Эти модели, в частности, изменяют количество энергии, связанной с начальным вращением протокластера [4], по сравнению с энергией, связанной с турбулентностью. Используя это моделирование, они смогли определить, что оси звезд эффективно выравниваются, когда по крайней мере 50% общего энергетического баланса протокластеров связано с вращением.
Это показывает, что свойства вращения молекулярного облака (в частности, его общая угловая скорость) были эффективно переданы отдельным звездам, формирующимся внутри облака. Причем только звезды с достаточно большой массой (не менее 0,7 солнечной массы) могут унаследовать эти свойства. Следовательно, менее массивные звезды не имеют этого наблюдаемого выравнивания оси вращения, потому что процесс их образования в значительной степени определялся турбулентностью, которая мешала этому угловому движению.
Рафаэль Гарсиа, астрофизик из CEA, резюмирует: «Теперь у нас есть новый набор правил. Изучение глубокого ядра далеких красных гигантов проливает свет на изначальные условия звездообразования в звездных скоплениях возрастом 8 миллиардов лет, когда Вселенная была еще очень молод ".
В будущем наблюдения, которые будут возвращены миссией M3 Plato [5] Европейского космического агентства, подтвердят и распространят этот анализ на множество других звездных скоплений в нашей галактике.[1] Рассеянное скопление — это звездное скопление, состоящее из примерно 100–1000 звезд одного возраста, связанных между собой гравитацией.
[2] Астеросейсмология изучает колебания (называемые сейсмическими движениями) звезд, что позволяет изучать их внутреннюю структуру, поскольку структура и состав звезд меняются по мере их развития, а их режимы колебаний меняются с возрастом. Таким образом, астросейсмология позволяет относительно точно оценить возраст звезд.[3] Красный гигант — это звезда, которая сожгла весь водород, присутствующий в ее ядре.
[4] Протокластер — это газовое облако, которое находится в процессе коллапса под действием силы тяжести.[5] Это миссия «Транзиты планет и колебания звезд», запуск которой запланирован на 2024 год.