Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) wykryli wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe (UV) wokół pięciu tworzących się gwiazd w obszarze gwiazdotwórczym Ophiucha. Odkrycie podważa istniejące modele narodzin gwiazd, ponieważ młode protogwiazdy nie powinny być zdolne do emitowania promieniowania o tak wysokiej energii.
Tajemnica wczesnego promieniowania gwiazdowego
Protogwiazdy reprezentują najwcześniejszy etap cyklu życia gwiazdy. Tworzą się, gdy gęste skupiska gazu i pyłu zapadają się pod wpływem grawitacji, zbierając masę z otoczenia, zanim zapoczątkowują syntezę jądrową w ich rdzeniach. Oczekuje się, że te młode gwiazdy będą ukryte w grubych obłokach materii, chroniąc je przed wytwarzaniem znacznego promieniowania UV. Jednak obserwacje JWST pokazują, że to oczekiwanie nie zawsze się sprawdza.
Naukowcy z Instytutu Mikołaja Kopernika Maxa Plancka odkryli, że te protogwiazdy w obłoku Ophiucha, oddalonym o około 450 lat świetlnych, mimo wczesnej fazy rozwoju, wykazują promieniowanie UV. „To już pierwsza niespodzianka” – wyjaśnia Agata Karska z Centrum Współczesnych Technologii Interdyscyplinarnych. „Młode gwiazdy nie są zdolne do wytwarzania promieniowania… a mimo to pokazaliśmy, że promieniowanie UV występuje w pobliżu protogwiazd”.
Jak dokonano odkrycia
Zespół wykorzystał instrument średniej podczerwieni (MIRI) JWST do zbadania obłoku molekularnego Ophiucha, który zawiera wiele młodych, energicznych gwiazd. Koncentrując się na emisji wodoru molekularnego, który staje się widoczny, gdy fale uderzeniowe z wyrzutów gwiazd podgrzewają otaczający gaz, odkryli nieoczekiwane sygnatury UV. Wodór cząsteczkowy jest trudny do bezpośredniej obserwacji, ponieważ jego niska temperatura sprawia, że jest niewidoczny na wielu długościach fali. Jednak instrumenty JWST umożliwiły zespołowi śledzenie tych emisji i potwierdzenie obecności promieniowania UV wokół protogwiazd.
Źródła wewnętrzne lub zewnętrzne
Kluczową kwestią pozostaje źródło promieniowania UV. Początkowe teorie wskazywały na pobliskie masywne gwiazdy emitujące promieniowanie, które rozlewa się na protogwiazdy. Biorąc jednak pod uwagę odległości między gwiazdami i zdolność pyłu do pochłaniania światła UV, naukowcy wykluczyli to zewnętrzne wyjaśnienie. Spójność sygnatury UV protogwiazd w różnych warunkach zewnętrznych wskazuje, że promieniowanie powstaje w wyniku procesów zachodzących w samych układach protogwiazd.
Możliwymi źródłami wewnętrznymi mogą być fale uderzeniowe materii opadającej na protogwiazdę lub potężne dżety materii wydobywające się z młodej gwiazdy. Zespół planuje dalsze badania tego regionu za pomocą JWST do analizy gazu, pyłu i lodu otaczającego powstające gwiazdy, mając nadzieję na wskazanie mechanizmu powodującego tę nieoczekiwaną emisję.
Odkrycie to podkreśla, że nasza wiedza na temat powstawania gwiazd może być niepełna. Obecność promieniowania UV w protogwiazdach wymaga ponownej oceny funkcjonowania tych wczesnych układów gwiezdnych i ich interakcji z otoczeniem.
