Hubble i JWST su otkrili da masivniji mladi zvezdani skupovi brže uklanjaju svoje natalne oblake. Analiza ~8.900 skupova u četiri galaksije pokazuje da najmasivniji završavaju izranjanje za ~5 miliona godina, a nižemasa za ~7–8 miliona. Rezultati ukazuju da pre‑supernova procesi (radijacioni pritisak, fotojonizacija, vetrovi) igraju ključnu ulogu, a brže izranjanje masivnih skupova povećava izlaz jonizujućeg zračenja u galaksijama.
Hubble i JWST pokazuju: Masivniji zvezdani skupovi brže izranjaju iz natalnih oblaka
Webb and Hubble show massive young star clusters clear natal gas faster, shaping galaxy radiation and planet-forming environments. (CREDIT: ESA)
Mlad zvezdani skup ne počinje život u otvorenom prostoru — on se rađa zakopan u gustim oblacima gasa i prašine. Dok novorođene zvezde greju, jonizuju i potiskuju okolni materijal, većina tih mladih skupova ostaje skrivena za običan pogled. Nova analiza kombinovanih posmatranja svemirskih teleskopa Hubble (HST) i James Webb (JWST) pokazuje da najmasivniji skupovi ne ostaju dugo sakriveni.
U studiji objavljenoj u Nature Astronomy istraživači su sastavili popis od ~8.900 mladih zvezdanih skupova u četiri obližnje galaksije (M51, M83, NGC 628 i NGC 4449), sve unutar ~30 miliona svetlosnih godina. Kombinovanjem infracrvenih podataka JWST‑a sa optičkim i UV posmatranjima HST‑a, tim je razvrstao skupove u tri faze izranjanja — od duboko zaklonjenih do gotovo potpuno otkrivenih.
Kako su različite talasne dužine otkrile faze
Infrared (JWST) otkriva skupove još umotane u topao prašinski omotač, dok optički i UV podaci (HST) ukazuju na trenutke kada je većina prašine i gasa uklonjena. Tim je pratio i signale jonizovanog vodonika i emisije povezane sa poli‑aromatskim ugljovodonicima (PAH), koji obeležavaju fotodisocijacione regione (PDR) — granice između intenzivnog zvezdanog zračenja i okolnog molekularnog gasa.
Star-forming regions in M51. (CREDIT: ESA)
Na osnovu ovih tragova definisane su tri faze izranjanja: najranija faza sa kompaktnim, gasom bogatim PDR regionima; posredna faza bez kompaktnih PDR signala ali sa kompaktnim jonizovanim gasom; i završna faza — optički vidljivi skupovi mlađi od ~10 miliona godina.
Glavni rezultati
Iznad praga mase u kojem je uzorak kompletan, obrazac je jasan: najmasivniji skupovi završe izranjanje za ~5 miliona godina, dok niskomasa skupovi trebaju ~7–8 miliona godina — dakle oko 1,5 puta sporije. Taj obrazac je ostao robustan kroz različite testove (uključujući izostavljanje pojedinačnih galaksija i korišćenje blisko‑infracrvene luminosnosti umesto procena mase).
Razlika se ogleda i u trajanju faza povezanih sa PDR regionima: masivni skupovi provedu ~75% svoje faze izranjanja (~4 miliona godina) u kompaktnom, gasom bogatom stanju, dok nižemasa skupovi ostaju u toj fazi ~65% svog dužeg izranjanja (~5 miliona godina). To znači da, i kada niskomasa gube kompaktnu okolinu, njima i dalje treba relativno više vremena da potpuno izronu.
Location of star-forming region in M51. (CREDIT: ESA)
„Bio sam uzbuđen kada sam video da je vreme izranjanja zvezdanog skupa povezano sa njegovom zvezdanom masom... Ovo ima implikacije za formiranje planeta i evoluciju galaksija“, rekao je Alex Pedrini, prvi autor studije.
Zašto je to važno
Masivni skupovi sadrže većinu zvezda koje proizvode jonizujuće zračenje u galaksijama. Ako ti skupovi ranije izbace natalni gas, veći deo jonizujućeg zračenja može pobegne u širu galaktičku sredinu — što utiče na termodinamiku, hemiju i buduću formaciju zvezda u galaksiji. Rezultati podržavaju ideju da pre‑supernova procesi (radijacioni pritisak, fotojonizacija, zvezdani vetrovi) igraju ključnu ulogu u ranom čišćenju oblaka.
Ipak, postoje razlike među galaksijama: M51 pokazuje duže vremenske skale (niskomasa skupovi do ~9 miliona godina), verovatno povezano s dinamikom i plimnim interakcijama; NGC 4449, galaksija niže metalnosti, ima posebno kratke PDR vremenske skale, što se vezuje za manjak ili razaranje PAH molekula.
Ograničenja i implikacije
Analiza pretpostavlja da se zvezdana masa klastera ne menja značajno tokom izranjanja; simulacije međutim pokazuju da se može izgubiti 5–20% mase (autori su testirali i scenarije do 50% gubitka i zabeležili da trend ostaje). Najranija, duboko ugnježdena faza (pre detekcije jonizovanog vodonika) nije obuhvaćena i očekuje se da traje kratko (~1–2 miliona godina).
Nearby star-forming FEAST galaxies. (CREDIT: ESA)
Ovi rezultati unapređuju modele povratne sprege u formiranju zvezda i pokazuju koji skupovi najviše doprinose procurivanju jonizujućeg zračenja. Takođe imaju posledice po formiranje planeta: brže uklanjanje gasa u gustim, masivnim okruženjima može skratiti dotok materijala na planetarne diskove i pojačati fotoevaporaciju.
Autori ističu da će dalja JWST posmatranja omogućiti proveru da li isti trend važi u ekstremnijim galaktičkim sredinama i u uslovima sličnijim ranom univerzumu. Rad je deo napora FEAST tima, koji kombinuje mogućnosti HST‑a i JWST‑a kako bi razjasnio rane faze života zvezda i njihovog okruženja.
Izvor: Nature Astronomy (rezultati objavljeni online).
Pomozite nam da budemo bolji.
