3D реконструкцията разкрива звездообразуващи дейности на два прахови облака

Формата на облаците на Калифорния и Орион А от два различни ъгъла при пространствена разделителна способност от 15 светлинни години. Цветовете показват плътност, като червените цветове представляват по-високи стойности. Изображенията са базирани на 3D реконструкция от Sara Rezaei Khoshbakht и Jouni Kainulainen. Кредит: Rezaei Khoshbakht & Kainulainen (2022) / MPIA

Използвайки десетки хиляди звезди, наблюдавани от космическия кораб Gaia, астрономите от MPIA и Chalmers разкриха 3D формите на два големи звездообразуващи молекулярни облака, Калифорнийския облак и облака Orion A. В конвенционалните 2D изображения те изглеждат подобно структурирани, съдържащи нишки от прах и газ с привидно сравнима плътност. В 3D обаче те изглеждат доста ясно. Всъщност тяхната плътност е много по-различна, отколкото предполагат техните изображения, проектирани върху равнината на небето. Този резултат решава дългогодишната мистерия защо тези два облака образуват звезди с различна скорост.

Космическите облаци от газ и прах са люлките на звездите. По-конкретно, звездите се образуват в най-плътните джобове от този материал. Температурите падат близо до абсолютната нула и плътно натъпканият газ се срива под собственото си тегло, като в крайна сметка образува звезда. „Плътността, количеството материал, компресиран в даден обем, е едно от решаващите свойства, които определят ефективността на образуването на звезди“, обяснява Сара Резаи Хошбахт. Тя е астроном в Института по астрономия Макс Планк в Хайделберг, Германия, и водещ автор на нова статия, публикувана в Писма от Astrophysical Journal днес.

В пилотно проучване, описано в тази статия, Сара Резаей Кошбахт и съавторът Йоуни Кайнулайнен приложиха метод, който им позволява да реконструират 3D морфологии от молекулярни облаци до два гигантски звездообразуващи облака. Кайнулайнен е учен от Технологичния университет Чалмърс в Гьотеборг, Швеция, който също е работил в MPIA. Техните цели бяха Orion A Cloud и California Cloud.

Обикновено измерването на плътността в облаците е трудно. „Всичко, което виждаме, когато наблюдаваме обекти в пространството, е тяхната двуизмерна проекция върху въображаема небесна сфера“, казва Йоуни Кайнулайнен. Той е експерт в интерпретирането на влиянието на космическата материя върху звездната светлина и в изчисляването на плътностите от тези данни. Кайнулайнен добавя: “Конвенционалните наблюдения нямат необходимата дълбочина. Следователно единствената плътност, която обикновено можем да изведем от тези данни, е така наречената плътност на колоните.”

3D реконструкцията разкрива звездообразуващи дейности на два прахови облака

2D изображения, показващи разпределението на праха в облаците на Калифорния (отгоре) и Орион А (отдолу) в фалшиви цветове. Данните са получени с космическия телескоп Herschel. Кредит: Lombardi et al.

Плътността на колоната е масата, добавена по линията на видимост, разделена на проектираното напречно сечение. Следователно, тези плътности на колоните не отразяват непременно истинските молекулярни плътности на облаците, което е проблематично, когато се свързват свойствата на облака с активността на образуването на звезди. Всъщност изображенията на двата облака, изследвани в тази работа, които показват излъчване на термичен прах, очевидно споделят сходни структури и плътности. Въпреки това, техните много различни скорости на образуване на звезди озадачават астрономите в продължение на много години.

Вместо това, новата 3D реконструкция сега показва, че тези два облака не са толкова сходни в края на краищата. Въпреки тънкия външен вид в 2D изображения, Калифорнийският облак е плосък, дълъг почти 500 светлинни години лист материал с голям балон, простиращ се под него. По този начин не можем да присвоим нито едно разстояние на калифорнийския облак, което има важни последици върху интерпретацията на неговите свойства. От нашата гледна точка на Земята, той е ориентиран почти по ръба, което само симулира нишковидна структура. В резултат на това действителната плътност на хлъзгата е много по-ниска, отколкото предполага плътността на колоната, което обяснява несъответствието между предишните оценки на плътността и скоростта на звездообразуване на облака.

И как изглежда Orion A Cloud в 3D? Екипът потвърди неговата плътна нишковидна структура, наблюдавана в 2D изображения. Реалната му морфология обаче също се различава от това, което виждаме в 2D. Орион А е доста сложен, с допълнителни кондензации по изпъкналия хребет от газ и прах. Средно Орион А е много по-плътен от калифорнийския облак, което обяснява по-изразената му звездообразуваща активност.

3D реконструкцията разкрива звездообразуващи дейности на два прахови облака

Звездна карта на областта на небето, където се намират двата молекулярни облака, обозначена с червени елипси. Калифорнийският облак се простира между съзвездията Аурига и Персей в непосредствена близост до калифорнийската мъглявина (NGC 1499, зелено петно). Облакът Орион А покрива област от мъглявината Орион (Месие 42) в южната част на съзвездието Орион през звездата Сайф. Жълтите кръгове представляват звездни купове. Кредит: Доминик Форд (https://in-the-sky.org) / MPIA

Sara Rezaei Khoshbakht, също свързана с Технологичния университет Чалмърс, разработи метода за 3D реконструкция по време на своята докторска степен. в MPIA. Тя включва анализиране на промяната на звездната светлина, когато тя преминава през тези облаци от газ и прах, измерена от космическата сонда Gaia и други телескопи. Gaia е проект на Европейската космическа агенция (ESA), чиято основна цел е да измери точно разстоянията до повече от милиард звезди в Млечния път. Тези разстояния са от решаващо значение за метода на 3D реконструкция.






Калифорнийският молекулен облак в 3D. Тази анимация показва молекулярния облак в Калифорния в 3D реконструкция, използвайки 160 000 звезди като прахови сонди с точни оценки на разстоянието. Кредит: Rezaei Khoshbakht & Kainulainen (2022) / Томас Мюлер / MPIA

„Анализирахме и съпоставихме светлината от 160 000 и 60 000 звезди съответно за облаците на Калифорния и Орион А“, казва Сара Резаи Кошбахт. Двамата астрономи реконструираха морфологиите и плътностите на облаците с разделителна способност от само 15 светлинни години. „Това не е единственият подход, който астрономите използват, за да изведат пространствените структури на облаците“, добавя Резаей Хосбахт. “Но нашият дава стабилни и надеждни резултати без цифрови артефакти.”






Единият облак Орион в 3D. Тази анимация показва молекулярния облак Orion A в 3D реконструкция, използвайки 60 000 звезди, използвани като сонди за изчезване с точни оценки на разстоянието. Кредит: Rezaei Khoshbakht & Kainulainen (2022) / Томас Мюлер / MPIA

Това проучване доказва потенциала си да подобри изследванията върху образуването на звезди в Млечния път чрез добавяне на трето измерение. „Мисля, че важен резултат от тази работа е, че тя предизвиква проучвания, които разчитат единствено на праговете за плътност на колоните, за да изведат свойствата на образуване на звезди и да ги сравнят помежду си“, заключава Сара. Rezaei Khoshbakht.

Тази работа обаче е само първата стъпка от това, което астрономите искат да постигнат. Сара Резаей Хошбахт преследва проект, който в крайна сметка ще доведе до пространственото разпределение на праха в Млечния път и ще разкрие връзката му с образуването на звезди.


Структура на Орион Молекулен облак, изследван подробно


Повече информация:
Сара Резай Кх. и др., Триизмерната форма обяснява мистерията на Калифорния и Орион за образуване на звезди, Писма от Astrophysical Journal (2022 г.). DOI: 10.3847/2041-8213/ac67db

Сара Резай Кх. et al, Подробна 3D структура на Orion A в прах с Gaia DR2, Астрономия и астрофизика (2020 г.). DOI: 10.1051/0004-6361/202038708

Предоставено от Обществото на Макс Планк

цитат: 3D реконструкция разкрива звездообразуващи дейности на два облака прах (19 май 2022 г.) Извлечено на 19 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-3d-reconstruction-reveals-star-formation.html

Този документ е обект на авторско право. Освен за честна употреба за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието е предоставено само за информация.

Add Comment