Чому туманність Тарантул «витікає» рентгенівською енергією? Нова робота NASA та трьох телескопів дає відповідь

У центральній області всі три шари поєднуються, створюючи повну палітру кольорів — від червоного до синього . Дослідники також використовували архівні дані від телескопа Spitzer .

Загадка: куди зникає рентгенівська енергія?

Туманність Тарантул — одна з найпотужніших «фабрик зірок» у місцевому Всесвіті. У її центрі розташовані тисячі масивних молодих зірок, потужні зоряні вітри яких мали б нагрівати навколишній газ до температур, що викликають рентгенівське випромінювання. Однак попередні спостереження незмінно фіксували, що туманність випромінює значно менше рентгену, ніж передбачали класичні моделі .

Команда дослідників під керівництвом Дженніфер Родрігес з Університету Огайо вирішила з'ясувати, куди дівається «зайва» енергія. Для цього вони використали 2 мільйони секунд (близько 23 днів) спостережного часу телескопа Chandra — це найглибша рентгенівська експозиція, коли-небудь зроблена для 30 Doradus . Поєднавши ці дані зі знімками Webb, Hubble та Spitzer, науковці склали карту енергетичного балансу туманності .

Три механізми втрати енергії

Дослідження, опубліковане в журналі Astrophysical Journal, виявило три окремі процеси, які «забирають» енергію з гарячого рентгенівського газу :

1. Витік гарячого газу

До половини всього гарячого рентгенівського газу просто покидає туманність. Він просочується крізь фрагментовані стінки газопилових бульбашок. Іншими словами, «стіни» космічних бульбашок не є герметичними, і найгарячіший матеріал вільно виходить у навколишній простір .

2. Турбулентне перемішування

Холодний газ біля стінок бульбашок активно змішується з гарячим внутрішнім газом. Це турбулентне перемішування знижує загальну температуру суміші, а отже, і її здатність випромінювати в рентгенівському діапазоні .

3. Теплопровідність

Прямий фізичний контакт між гарячим газом усередині та холоднішим газом у щільних оболонках призводить до передачі тепла від гарячої області до холоднішої. Це схоже на те, як металева сковорода проводить тепло від конфорки. Такий процес вирівнює температури, не обов'язково змішуючи різні фази газу, і додатково «висмоктує» енергію з рентгенівського резервуару .

Чому це важливо для астрономії?

Поєднання цих трьох процесів повністю пояснює, чому туманність Тарантул випромінює значно менше рентгенівського випромінювання, ніж очікувалося від вітрів тисяч її масивних зірок . Ці результати кидають виклик класичним моделям зворотного зв'язку зоряного вітру, які припускали, що енергія від масивних зірок залишається замкненою поблизу скупчення. Натомість дослідження показує, що енергія має численні шляхи для виходу. Це відкриття має важливе значення для розуміння того, як області інтенсивного зореутворення впливають на свої галактики, зокрема як вони «видувають» галактичні вітри та регулюють народження нових зірок.

Туманність Тарантул, також відома як 30 Doradus, є найбільшим і найпродуктивнішим регіоном зореутворення в Місцевій групі галактик. Її відносна близькість (160 000 світлових років, у Великій Магеллановій Хмарі) робить її ідеальною природною лабораторією для вивчення процесів, що формують галактики по всьому Всесвіту.