[Tuflya07]

Предложено объяснение роли космической пыли в образовании галактик и звёзд



Формирование галактики в молодой Вселенной. Жёлтыми точками обозначены юные звёзды. Голубой туман — это нейтральный газ, красный — молекулярный газ. (Иллюстрация авторов исследования.)



Космическая пыль играет ключевую роль в формировании галактик и звёзд.

Образование галактик остаётся в числе важнейших нерешённых вопросов астрофизики. Очередной шаг к поиску истины сделали сотрудник Чикагского университета Андрей Кравцов и физик Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми Ник Гнедин (оба — США). В издании Astrophysical Journal они попытались объяснить, почему звёзды на более ранних этапах существования Вселенной формировались медленнее.

Работа попала в поле зрения Роберта Кенникутта-младшего, директора Астрономического института Кембриджского университета (Великобритания) и одного из открывателей зависимости Кенникутта — Шмидта. В журнале Nature учёный высоко оценил достижение коллег.

Итак, по порядку. Закон Кенникутта — Шмидта связывает количество галактического газа в данной области со скоростью, с которой он превращается в звёзды на том же участке. Эта зависимость приложима к галактикам на поздних стадиях существования Вселенной, но недавние наблюдения, выполненные Артуром Вольфе из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Сяовэнь Ченем из Чикагского университета, показали, что закон не работает применительно в галактикам, существовавшим в течение первых двух миллиардов лет после Большого взрыва.

Работа Ника Гнедина и Андрея Кравцова объясняет этот феномен. Если коротко, то в прошлом галактики превращали газ в звёзды с меньшей эффективностью. Дело в малых концентрациях пыли, ключевыми компонентами частиц которой выступают элементы тяжелее гелия — углерод, кислород, железо. Эти элементы в свою очередь производятся звёздами, которые, соответственно, на ранних стадиях существования Вселенной ещё не успели создать их в достаточном количестве.

Процесс звездообразования начинается с уплотнения межзвёздного газа. В определённый момент атомы водорода и гелия приступают к объединению и формированию молекул в отдельных областях облака. Молекулы водорода создаются более охотно как раз на поверхности частиц космической пыли.

Эти молекулы весьма неустойчивы и легко разбиваются интенсивным ультрафиолетовым излучением массивной молодой звезды. Но кое-где пыль становится настолько плотной, что начинает выполнять роль защитного экрана, в результате чего процесс звездообразования ускоряется.

Модель Гнедина — Кравцова позволяет также объяснить столь широкое распространение спиральных галактик и медленное звездообразование в небольших галактиках. Предыдущие исследования показали, что при столкновении галактик выше вероятность возникновения сфероидной, а не спиральной структуры. А вот согласно новым данным столкновения происходили на том этапе, когда галактики ещё не обладали звёздами. В результате вполне мог сформироваться тонкий диск.

Что касается маленьких галактик, то всё дело в незначительных объёмах производства пылевых частиц существующими звёздами...


Туманность Улитка (фото NASA / Spitzer Space Telescope.)


Подготовлено по материалам Чикагского университета.