Международная группа исследователей использовала радиотелескоп ALMA для изучения центра галактики с активным звездообразованием NGC 253, расположенной в 10 млн световых лет от Земли. За более чем 300 часов наблюдения астрофизики обнаружили более 100 молекул, представляющих различные стадии эволюции звезд. Это рекорд для астрономических наблюдений за пределами Млечного Пути.
NGC 253 — галактика со вспышкой звездообразования. Новые звезды в таких системах рождаются гораздо чаще, чем, например, в Млечном Пути. Хотя примеры подобных галактик хорошо известны, факторы, ускоряющие образование звезд, до сих пор недостаточно изучены. С помощью ALMA ученые отследили расположение молекул, соответствующих разным стадиям жизненного цикла звезд: рождение, эволюция и смерть звезд меняют молекулярный состав окружающего газа.
Иллюстрация различных видов молекул, найденных в разных частях галактики NGC 253. Изображение: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Harada et al.
Анализ показал в центре NGC 253 молекулярный газ высокой плотности, который, вероятно, способствует активному звездообразованию в этой галактике. Количество плотного газа в центре NGC 253 оказалось более чем в 10 раз больше, чем в центре Млечного Пути. Это может объяснить, почему NGC 253 формирует звезды примерно в 30 раз быстрее при том же общем количестве молекулярного газа.
Сжатие молекулярных облаков в более плотные, вероятно, является следствием столкновения молекулярных облаков. В центре NGC 253 они происходят там, где потоки газа и звезд пересекаются, создавая ударные волны, распространяющиеся со сверхзвуковыми скоростями. Эти ударные волны испаряют метанол и HNCO. Признаки испарения молекул прослеживаются в данных, собранных ALMA.
Некоторые молекулы также указывают на продолжающееся звездообразование. Вокруг молодых звезд в изобилии присутствуют сложные органические молекулы. Анализ показывает, что в NGC 253 активное звездообразование создает горячую и плотную среду, подобную той, что наблюдается вокруг отдельных молодых звезд (протозвезд) в Млечном Пути. Количество сложных органических молекул в центре NGC 253 такое же, как и вокруг протозвезд галактики.
Молекулярный газ с различным химическим составом, указывающий на разные процессы. Изображение: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Harada et al.
Помимо изучения истории одной галактики исследователи составили атлас 44 видов молекул, которые соответствуют конкретным стадиям звездной эволюции. С помощью машинного обучения ученые определили, какие молекулы лучше всего указывают на рождение, развитие или смерть звезд. Эти «маячки» помогут анализировать более далекие галактики, для которых сложнее собрать подробные данные.
