Понимание процессов массового скопления, включая фрагментацию и аккрецию, является сложной задачей из-за зависимого от времени и, следовательно, динамического характера этих процессов. Наблюдения предлагают лишь серию снимков всего времени существования массивных протокластеров. Были сопоставлены предсказания теоретических моделей и численное моделирование с наблюдениями массивных скоплений на широком диапазоне стадий эволюции. Исследования, посвященные конкретным случаям или стадиям, позволили получить ценную информацию.
Новое исследование было проведено учеными из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук (CAS), Национальной астрономической обсерватории CAS, Пекинского университета, Университета Юньнань, Университета Гуанчжоу и других учреждений.
ASSEMBLE использовала большую миллиметровую / субмиллиметровую матрицу Atacama для наблюдения 11 массивных областей звездообразования с глубокой интеграцией и большой мозаикой. Пилотным образцом послужили одиннадцать массивных скоплений с ультракомпактными (UC) областями HII. Считается, что эти скопления содержат массивные протокластеры на поздней стадии, как эволюционировавшие версии 12 массивных беззвездных темных скоплений в инфракрасном диапазоне в рамках другого проекта под названием ALMA Survey of 70 мкм темных скоплений большой массы на ранних стадиях (ASHES).
"Мы рады обнаружить очень согласованное угловое разрешение, чувствительность и поле зрения между двумя обзорами, что является наилучшим для сравнительных исследований", - сказал Сюй Фэнвэй, первый автор статьи.
Команда ASSEMBLE провела перепись 248 плотных ядер в 11 протокластерах и обнаружила, что протокластеры ASSEMBLE на поздней стадии демонстрируют систематическое увеличение массы плотного ядра и поверхностной плотности по сравнению с протокластерами ASHES на ранней стадии. Команда также обнаружила четкую корреляцию в собранном образце между массой скопления и самой массивной массой ядра, но не обнаруженную в образце ASHES, что указывает на коэволюцию, регулируемую непрерывным увеличением массы от скопления к ядру.
Кроме того, команда ASSEMBLE обнаружила, что плотные ядра в протокластерах ASSEMBLE находятся значительно ближе друг к другу по сравнению с ядрами в протокластерах ASHES.
Это открытие согласуется с предсказаниями теоретической динамической модели, в которой плотные ядра загоняются внутрь под действием гравитационного потенциала родительского массивного скопления.
"Такая модель предполагает быструю аккрецию массы в масштабе скопления, в точности как показано в наших обзорах APEX HCN (4-3) и CO (4-3) line", - сказал Лю Те из Шанхайской астрономической обсерватории.
В звездных скоплениях звезды часто обмениваются кинетической энергией посредством бинарных взаимодействий, что приводит к равномерному распределению этой энергии. В результате звезды большей массы теряют энергию и опускаются к центру скопления, в то время как звезды меньшей массы, набирая энергию, в большей степени распределяются по периферии.
Это явление называется массовой сегрегацией. Продолжаются споры о том, является ли массовая сегрегация чисто динамическим эффектом или унаследована от первичных протокластеров. Лишь ограниченное число исследовательских групп стремилось к так называемой "первичной массовой сегрегации".
Недавно команда ASHES сообщила об отсутствии заметного первичного разделения массы на начальной стадии формирования массивного звездного скопления. Однако сообщалось, что значительное количество ASSEMBLE протокластеров демонстрируют очевидное разделение массы.
Что еще более интересно, такая динамическая эволюция массовой сегрегации, наблюдаемая как ASHES, так и ASSEMBLE, не может быть объяснена чисто динамическим эффектом, поскольку период динамической релаксации системы намного больше времени жизни этих протокластеров.
Напротив, наблюдаемая сегрегация массы хорошо согласуется с моделью "конкурентной аккреции", где ядра имеют тенденцию накапливать больше массы в пределах более глубоких гравитационных потенциалов.
"Наблюдаемая первичная сегрегация массы проливает свет на проблему массовой сегрегации в звездных скоплениях, а также меняет традиционный взгляд на происхождение массовой сегрегации", - сказал Сюй.
Основываясь на приведенных выше выводах, команда ASSEMBLE предложила всесторонний динамический взгляд на эволюцию массивных протокластеров. На начальном этапе протокластер возникает в результате термической фрагментации Jeans, с широким разделением и без массовой сегрегации. Впоследствии нитевидные структуры действуют как "конвейерные ленты" и облегчают перенос массы к ядрам, благодаря чему постепенно устанавливается связь между скоплением и ядром.
Одновременно протозвезды формируются из плотных ядер, что приводит к нагреву газа и пыли и переходу скопления в слабое инфракрасное состояние. Из-за последствий постоянного глобального гравитационного коллапса и сжатия протокластер становится еще плотнее с более узким разделением ядра, а на поздней стадии нарастает сегрегация массы.
Это исследование предлагает более полное понимание эволюционной траектории массивных протокластеров. Команда ASSEMBLE вступает на путь, позволяющий запечатлеть каждый момент жизни протокластеров.
Источник: Китайская академия наук
Информация о космосе также есть в сообществе в ВК https://vk.com/fotoastronomiya
На изображении:
Демонстрация собранного образца.
Дополнительные материалы
