Webbův teleskop zkoumá vliv silných magnetických polí na vznik hvězd

Hvězdotvorná oblast Sagittarius C, kterou zachytil vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), se nachází asi 200 světelných let od centrální supermasivní černé díry Mléčné dráhy nazvané Sagittarius A*. Spektrální index vlevo dole ukazuje, jak byla rádiovým datům přiřazena barva pro vytvoření snímku. Na záporném konci se nachází netepelná emise, stimulovaná elektrony spirálovitě se pohybujícími kolem siločar magnetického pole. Na kladné straně je tepelná emise pocházející z horkého, ionizovaného plazmatu. U Webbova teleskopu se barva přiřazuje posunem infračerveného spektra do barev viditelného světla. Nejkratší infračervené vlnové délky jsou modřejší a delší vlnové délky se jeví více červené (viz připojený obrázek).

Následný výzkum snímku hvězdné školky Sagittarius C v srdci naší Galaxie, který v roce 2023 pořídil vesmírný teleskop Jamese Webba, odhalil výtrysky z dosud vznikajících protohvězd a vhled do vlivu silných magnetických polí na mezihvězdný plyn a životní cyklus hvězd.

„Velkou otázkou v centrální molekulární zóně naší Galaxie bylo, proč se zde rodí tak málo hvězd, když je zde tolik hustého plynu a kosmického prachu a my víme, že se v těchto mračnech tvoří hvězdy?“ řekl astrofyzik John Bally z University of Colorado Boulder, jeden z hlavních výzkumníků. „Nyní poprvé přímo vidíme, že silná magnetická pole mohou hrát důležitou roli při potlačování vzniku hvězd, a to i na malých škálách.“

Podrobné studium hvězd v této přeplněné prachové oblasti bylo dosud omezené, ale pokročilé přístroje Webbova teleskopu pro blízkou infračervenou oblast umožnily astronomům nahlédnout skrz mračna a studovat mladé hvězdy jako nikdy předtím.

„Extrémní prostředí galaktického centra je fascinujícím místem pro testování teorií vzniku hvězd a infračervené možnosti vesmírného teleskopu Jamese Webba poskytují příležitost navázat na předchozí důležitá pozorování pozemních radioteleskopů, jako jsou ALMA a MeerKAT,“ uvedl Samuel Crowe, další řešitel výzkumu, vysokoškolský student na University of Virginia.

Úplný pohled přístroje NIRCam (Near-Infrared Camera) vesmírného dalekohledu Jamese Webba odhaluje část hustého středu Mléčné dráhy o šířce 50 světelných let. Na tomto snímku oblasti Sagittarius C (Sgr C) září odhadem 500 000 hvězd spolu s několika dosud neidentifikovanými objekty. Rozsáhlá oblast ionizovaného vodíku, zobrazená modře, obklopuje infračervený tmavý oblak, který je tak hustý, že blokuje světlo vzdálených hvězd za ním. Zajímavé jehlicovité struktury v emisi ionizovaného vodíku nemají jednotnou orientaci. Vědci si všímají překvapivého rozsahu ionizované oblasti, která pokrývá asi 25 světelných let.

Pomocí infračerveného záření k odhalení vznikajících hvězd
V nejjasnější hvězdokupě Sagittarius C vědci potvrdili předběžné zjištění z radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter Array), že se zde formují dvě masivní hvězdy. Spolu s infračervenými daty z vysloužilého Spitzerova vesmírného dalekohledu a mise SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), jakož i Herschelovy vesmírné observatoře, použili Webbův teleskop a určili, že každá z masivních protohvězd má již více než dvacetinásobek hmotnosti Slunce. Webb rovněž odhalil jasné výtrysky živené každou protohvězdou.

Ještě náročnější je najít protohvězdy s nízkou hmotností, které jsou dosud zahaleny v zámotcích (kokonech) kosmického prachu. Vědci porovnali data z Webbova teleskopu s předchozími pozorováními radioteleskopu ALMA a identifikovali pět pravděpodobných kandidátů na protohvězdy s nízkou hmotností.

Tým také identifikoval 88 útvarů, které se zdají být plynným vodíkem, kde materiál vyvržený ve výtryscích z mladých hvězd naráží na okolní plynné mračno. Analýza těchto rysů vedla k objevu nového hvězdotvorného oblaku, odlišného od hlavního oblaku Sagittarius C, v němž se nacházejí nejméně dvě protohvězdy napájené vlastními výtrysky.

„Výtrysky z formujících se hvězd ve hvězdokupě Sagittarius C byly zaregistrovány již v minulých pozorováních, ale poprvé se nám je podařilo potvrdit v infračerveném světle. Je to velmi vzrušující, protože o vzniku hvězd, zejména v centrální molekulární zóně, toho stále ještě mnoho nevíme a je to velmi důležité pro fungování vesmíru,“ řekl Crowe.

Magnetická pole a tvorba hvězd
Webbův snímek oblasti Sagittarius C z roku 2023 ukázal desítky výrazných vláken v místě horkého vodíkového plazmatu obklopujícího hlavní hvězdotvorný oblak. Nová analýza Ballyho a jeho týmu vedla k hypotéze, že filamenty jsou formovány magnetickými poli, která byla v minulosti pozorována také pozemními observatořemi ALMA a MeerKAT (dříve Karoo Array Telescope).

„Pohyb plynu vířícího v extrémních slapových silách supermasivní černé díry Sagittarius A* Mléčné dráhy může roztahovat a zesilovat okolní magnetická pole. Tato pole zase formují plazmu ve hvězdokupě Sagittarius C,“ řekl Bally.

Vědci se domnívají, že magnetické síly v galaktickém centru mohou být dostatečně silné na to, aby zabránily šíření plazmatu, a místo toho ho omezily na koncentrované filamenty, které jsou vidět na snímku z Webbova teleskopu. Tato silná magnetická pole mohou také odolávat gravitaci, která by obvykle způsobila zhroucení hustých oblaků plynu a prachu a vznik hvězd, což vysvětluje nižší než očekávanou rychlost tvorby hvězd v oblasti Sagittarius C.

„Je to vzrušující oblast pro budoucí výzkum, protože vliv silných magnetických polí v centru naší Galaxie nebo jiných galaxií na hvězdnou ekologii nebyl dosud plně zohledněn,“ řekl Crowe.

Bally a Crowe jsou autoři článku publikovaného v časopise The Astrophysical Journal.

Zdroj: https://science.nasa.gov/missions/webb/nasa-webb-explores-effect-of-strong-magnetic-fields-on-star-formation/ a https://scitechdaily.com/webb-telescope-uncovers-star-birth-struggles-in-a-magnetic-maze-at-the-milky-ways-core/

autor: František Martinek