Astronaujienos. Molekulinių debesų spindesys ir mirtis

Ir dar viena naujiena, Universe Today pasirodžiusi šiandien, o Lietuvos naujienų portaluose kol kas nepastebėta. Šįkart vėl apie molekulinius debesis, tik jau nebe Galaktikos centre, o tiesiog šiaip bet kokius.


Molekulinis debesis, iš vidaus apšviestas jaunų žvaigždžių. Naujos simuliacijos rodo, jog tos šviesos turėtų pakakti, kad debesis būtų visiškai suardytas.

Apie žvaigždžių formavimąsi kol kas dar lyg ir nesu labai detaliai rašęs, tačiau bendrais bruožais procesą pristačiau kad ir čia. Jo esmė – žvaigždės formuojasi gravitacinio kolapso dėka iš tankių šaltų dujų telkinių, vadinamų molekuliniais debesimis. Molekuliniais jie vadinami todėl, kad dėl žemos temperatūros dujos ten gali formuoti molekules – H2, CO, NH3 ir panašias. Debesies masė gali siekti šimtus tūkstančių ar net milijonus Saulės masių. Kolapso metu debesyje formuojasi dar tankesni maži (dešimčių ar šimtų Saulės masių) branduoliai, kurie jau virsta žvaigžde ir aplink ją susisukusiu protoplanetiniu disku. Visą šitą naujagimę sistemą gaubia gerokai retesnės, bet lyginant su standartine tarpžvaigždine erdve vis dar labai tankios, molekulinio debesies dujos.

Naujai užgimusi žvaigždė ima šviesti ir kelti aplinkinių dujų temperatūrą. Kas su tomis dujomis atsitinka vėliau – vis dar neišsiaiškinta paslaptis, apie kurią (tiksliau vieną sprendimo būdą) kalbama ir šioje naujienoje. Problema čia tokia, kad jaunų žvaigždžių sukelti procesai smarkiai priklauso vienas nuo kito, taigi jiems išnarplioti reikalingi galingi kompiuteriai ir simuliacijos; be to, ir fizikiniai procesai ilgą laiką buvo įvertinami greičiausiai ne visi.

Labai apytikriai proceso eigą galima nupasakoti šitaip. Žvaigždės šviesa, ypač ultravioletinė ir didesnės energijos, jonizuoja aplinkines dujas, t.y. suskaido molekules ir atskiria elektronus nuo branduolių. Jonizacijos laipsnis, t.y. jonizuotų atomų kiekis lyginant su visų atomų kiekiu, priklauso nuo bendro dujų tankio. Įkaitusios jonizuotos dujos bando plėstis ir stumia toliau esančias dujas. Dėl netolygaus dujų pasiskirstymo debesyje plėtimasis taip pat yra netolygus ir kai kur dujos smarkiau sutankėja, atvėsta bei vėl tampa molekulinės, o kai kur išretėja, jonizuojamos dar labiau ir plečiasi vis sparčiau. Bet kuo toliau nuo žvaigždės, tuo silpnesnis jos spinduliuotės poveikis, taigi kyla klausimas, kiek toli kiekviena žvaigždė gali jonizuoti dujas. Taip pat dujų plėtimosi greitis yra sudėtinga funkcija, taigi nelabai aišku, kiek smarkiai išsiplečia „burbulas“ aplink žvaigždę, kol ši (jei yra pakankamai masyvi) sprogsta supernova ir suteikia dujoms papildomos energijos, kurios turėtų užtekti joms visiškai išsklaidyti. Dar vienas žvaigždės poveikis aplinkinėms dujoms yra spinduliuotės slėgis. Panašiai kaip ir prie aktyvių juodųjų skylių, spinduliuotės fotonai sąveikauja su atomais ne tik juos jonizuodami, bet ir atsitrenkdami bei perduodami judesio kiekį ir taip išpūsdami burbulus. Ar šis efektas stipresnis, nei jonizacijos? Koks jo poveikis bendrai debesies struktūrai? O dar nepamirškime, kad žvaigždė tai ne viena, o visas tuntas, ir „įsijungia“ jos ne visos vienu metu, susprogsta taip pat pavieniui… Tokia maišalynė gaunasi, kad atseikėti, kur kas ir prie ko – beveik neįmanoma.

Bet nėra tokio neįmanomo dalyko, kurio astrofizikai nepabandytų įveikti :) Kompiuterinės simuliacijos – iš pradžių dvimatės, vėliau trimatės, iš pradžių vos su viena kita žvaigžde, vėliau su ištisais jų spiečiais – po truputį priartino mus prie mįslės įminimo. Ji toli gražu dar nėra galutinai išaiškinta, ir čia pristatoma naujiena tėra tik vienas žingsnis sprendimo link, bet šis žingsnis gali pasirodyti besąs tikrai reikšmingas.

Tad kas čia ypatingo. Mano žiniomis, tai yra pirmas kartas, kai molekulinis debesis ir jame besiformuojančios žvaigždės buvo sumodeliuotos skaitmeniškai, atsižvelgiant į spinduliuotės slėgio poveikį dujoms; ankstesnėse simuliacijose buvo nagrinėjama tik dujų jonizacija ir supernovų sprogimų poveikis. Ir pasirodo, kad spinduliuotės slėgio įvertinimas rezultatus pakeičia labai smarkiai. Anksčiau manyta, jog jonizuotos dujos sukuria nedidelius burbulus arba užpildo jau esamas tuštumas debesyje, o supernovų sprogimai sudarko didžiąją debesies dalį; taip žvaigždėdara debesies viduje gali tęstis bent jau iki tol, kol sprogsta pirmosios supernovos – apie 4 milijonus metų. Tačiau spinduliuotės slėgis burbulus sukuria žymiai didesnius, nei manyta anksčiau. Vos 5-20% pradinės debesies masės pavirtus žvaigždėmis, jų sukuriamas spinduliuotės slėgis sudarko debesį tiek, kad tolesnė žvaigždėdara tampa nebeįmanoma. Ir netgi supernovos tampa nebereikalingos – žvaigždėms pradėjus sproginėti, aplinkinio debesies jau nebėra, tad ir suardyti nebėra ko, o supernovos liekana gali sau plėstis visomis kryptimis beveik vienodai.


Krabo ūkas – supernovos liekana. Daugmaž apvali struktūra liudija, kad supernovos išmesta materija galėjo plėstis vienodai visomis kryptimis

Stebėjimai rodo, jog bent kai kurie molekuliniai debesys yra po truputį ardomi jaunų žvaigždžių šviesos. Kai kuriuose netgi užfiksuoti besiplečiantys burbulai, tačiau supernovų liekanų (pasižyminčių, pvz., aukštu metalingumu) ten nerasta. Taigi stebėjimų duomenys lyg ir patvirtina šį modelį. O ar modelis toks ir bus pripažintas – parodys ateitis.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *