Астрономы УрФУ впервые обнаружили спиральные потоки вещества и новые мазерные молекулы

Астрономы Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) совместно с коллегами из Центра астрофизики Университета Гуанчжоу (Китай) и другими зарубежными учеными обнаружили новые виды мазерных молекул и спиральные потоки вещества вокруг молодой массивной звезды G358.93-0.03, сообщает пресс-служба УрФУ. Результаты наблюдений опубликованы в журнале Nature Astronomy (https://rdcu.be/b5AvO). 

«В статье представлены итоги нескольких открытий. Мы обнаружили три новых вида молекулярных мазеров — на квантовых переходах тяжелой воды, изоциановой кислоты и изотопа метанола. Наблюдения показали, что яркое свечение новых молекулярных мазеров — кратковременное явление, которое длится около одного месяца и, вероятно, является результатом аккреционной вспышки, которая происходит, когда на звезду падает массивный сгусток из окружающего вещества. И главное — мы показали, что вещество вокруг массивной звезды падает на нее по спирали», — поясняет соавтор исследования, директор Коуровской астрономической обсерватории УрФУ Андрей Соболев.  

​Спиральные потоки падения вещества на массивную звезду астрономы зарегистрировали впервые. Выявить спиральные потоки удалось потому, что излучение аккреционной вспышки увеличило яркость новых молекулярных мазеров как минимум на два порядка: с <10 Ян до 1000 Ян.  

«Новые виды мазеров помогли одновременно отследить как аккреционную вспышку, так и спиральные потоки, вызванные фрагментацией диска массивной звезды и, таким образом, предоставили наблюдательные доказательства связи между ними. Кроме того, это предполагает, что дисковую аккрецию можно считать обычным механизмом при образовании звезд с малыми и большими массами», — рассказывает профессор Центра астрофизики Университета Гуанчжоу Ши Чен. 

То, что вещество может падать на звезду по спирали, астрономы предполагали и ранее: ученые создали математическую модель, по которой предварительно рассчитали траекторию движения вещества. Их предположения подтвердили наблюдения на телескопах. 

«Важно, что при наблюдениях мазеров мы можем определить не только положение сгустков вещества, но и скорости их движения. В результате мы увидели, что в обнаруженной спиральной структуре скорости соответствуют падению вещества спирали на центральную звезду, — говорит Андрей Соболев. — То, что вещество не падает на звезду прямо, а движется по спирали, связано с вращением вещества вокруг звезды». 

Исследование спирали вокруг молодой массивной звезды ученые проводили на телескопах Tianma radio telescope (TMRT, Китай) и Very Large Array (VLA, США). В исследовании также приняли участие астрономы из США, Австралии, Японии, Южной Африки, Нидерландов и Германии (состоят в международной организации Maser Monitoring Organization). 

Мазер — усилитель радиоволн за счет процессов вынужденного излучения. В окрестностях образующихся массивных звезд некоторые квантовые переходы молекул работают как мазеры и заставляют эти объекты светиться в тысячи, миллионы и даже триллионы раз ярче на некоторых радиочастотах. Яркое космическое мазерное излучение может возникать в молекулярных облаках и атмосферах звезд. Поняв свойства космических мазеров, ученые смогут приблизиться к разгадке, как образуются массивные звезды. 

Массивные звезды — звезды с массой более восьми масс Солнца, которые заканчивают свою жизнь взрывом сверхновой. Оказывают огромное влияние на окружающую среду через процессы обратной связи — мощные истечения, звездные ветры, ионизирующее излучение, взрывы сверхновых, порождают космические лучи высоких энергий и образование целых скоплений других звезд. Играют решающую роль в эволюции галактик.