Восстановлена трехмерная структура межзвездной среды в рукаве Персея

На данный момент особенно хорошо изучена самая близкая к Солнцу зона образования массивных звезд и область ионизации вокруг нее — так называемая область ионизованного водорода вокруг звезд скопления Трапеции в созвездии Ориона. Но для понимания структуры межзвездной среды и влияния массивных звезд на нее важно изучать и другие подобные области. При этом астрономам доступны только наблюдения, они не могут поставить над своими объектами эксперименты, поэтому, изучая межзвездную среду в картинной плоскости неба, они вынуждены придумывать способы восстановления трехмерной структуры межзвездного вещества, в частности газопылевых облаков и ионизованных туманностей.

Ученые из Института астрономии РАН (Москва) исследовали трехмерную структуру трех областей ионизованного водорода (S255, S256 и S257) и холодных молекулярных облаков вокруг них в спиральном рукаве Персея — одном из скоплений звезд, газа и пыли в Млечном пути. В этих областях активно образуются новые звезды, масса которых в 10–15 раз превосходит солнечную. Для наблюдений авторы использовали телескопы Цейсс-1000 и БТА Специальной астрофизической обсерватории РАН. Проанализировав спектральные линии ионизованных атомов — водорода, серы, азота и кислорода, — авторы определили количество газопылевого вещества между областями ионизации и наблюдателем. Кроме того, используя архивные данные инфракрасного телескопа «Гершель», астрономы оценили, сколько газопылевого вещества находится позади туманностей. Так ученые восстановили трехмерную структуру изученных объектов и показали, что область S255 со всех сторон окружена неоднородным газопылевым облаком, а область S257 находится на его краю.

По структуре область ионизации S255 напоминает сферический слой, полупустой внутри и плотный снаружи. Это указывает на то, что звезда в S255 обладает мощным звездным ветром — потоком быстрых частиц водорода и гелия, срывающимся с поверхности звезды и улетающим в межзвездное пространство. Ветер вносит вклад в формирование ионизованных туманностей, выдувая газ из ближайших окрестностей звезды. В области ионизации S257 подобной структуры не наблюдается, в ней ионизованный газ распределяется более равномерно. Возможно, масса звезды в S257 недостаточна для формирования мощного ветра, или звезда изначально образовалась на краю газопылевого облака, и поэтому действие ветра на газ не заметно для наблюдателя. Чтобы напрямую увидеть области, охваченные звездным ветром, наблюдений в оптическом диапазоне недостаточно, необходимо привлекать данные из ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов.

«Мы изучили пространственную структуру трех областей ионизированного водорода и нашли свидетельства звездного ветра в одной из них. В дальнейшем мы планируем создать атлас ярких ионизованных областей северного неба, которые имеют разные формы и образованы различными типами звезд. Мы хотим восстановить пространственную трехмерную структуру этих объектов, определить физические условия в них и оценить вклад звездного ветра в процесс образования туманностей», — рассказывает один из исполнителей проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Кирсанова, старший научный сотрудник ИНАСАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.