Как рождается звезда

От холодного тёмного облака к вращающемуся ядру, диску со струями, рождению планет и запуску термоядерного синтеза

Шаг за шагом

Холодное тёмное облако

Что измерено, а что нарисовано: температуры получены по радиоизлучению газа и свечению пыли. Облако здесь нарисовано: его сгустки созданы шумом, а не картой настоящего облака, а звёзды позади него — собственное небо приложения.

Что-то его сжимает

Значит, звёзды рождает всё, что сжимает газ. Ударная волна сверхновой, ветры горячих молодых звёзд, столкновения облаков или медленное уплотнение газа при прохождении спирального рукава — всё это может перевести части облака за черту. Короткоживущие радиоактивные атомы в древнейших метеоритах намекают, что рождению самого Солнца, возможно, помогла соседняя сверхновая.

Что измерено, а что нарисовано: джинсовская масса рассчитана по формуле из измеренных температур и плотностей. Ударная волна нарисована бледным слоем; настоящая была бы невидима глазу. Облака также поддерживают магнитные поля и турбулентность, поэтому реальным ядрам часто нужна масса больше джинсовской.

Ядро падает внутрь

Пока газ разрежён, тепло падения уходит инфракрасным излучением, и ядро остаётся холодным. Когда центр становится достаточно плотным, чтобы его удержать, тепло накапливается, давление растёт и образуется горячее ядро — зародыш протозвезды. Падение показано здесь за секунды, а не за сто тысяч лет.

Протозвезда и её диск

Вращающийся газ сплющивается в диск вокруг новорождённой протозвезды. Она ещё скрыта в коконе пыли, её видно только в инфракрасном и радиодиапазоне, и она растёт, питаясь веществом диска.

На этой стадии, которую астрономы называют классом 0, протозвезде меньше примерно ста тысяч лет, и она набрала лишь часть своей будущей массы. Она светится за счёт энергии газа, падающего на неё, но кокон пыли поглощает этот свет и светится в инфракрасном диапазоне. Инфракрасные камеры Webb и радиотелескопы вроде ALMA видят сквозь него.

Что измерено, а что нарисовано: протозвёзды, их диски и коконы видны на инфракрасных и радиоизображениях, по ним измерены их размеры. Здесь свечение протозвезды нарисовано намного больше самой звезды, а пыль — тоньше, чем на самом деле, чтобы можно было заглянуть внутрь.

Джеты: объекты Хербига — Аро

Там, где джет врезается в более медленный газ вокруг, ударные волны нагревают газ, и он светится. Джордж Хербиг и Гильермо Аро изучали такие пятна около 1950 года, ещё не зная, что их создаёт; сейчас их известны сотни. Инфракрасный снимок HH 211, сделанный Webb в 2023 году, показывает светящиеся молекулы водорода вдоль джета там, где по нему проходят ударные волны.

Что измерено, а что нарисовано: скорости получены по доплеровским сдвигам и по узлам, смещающимся между снимками, сделанными с разницей в годы. Джеты здесь нарисованы короче настоящих, которые тянутся на световые годы, а их узлы движутся наружу гораздо быстрее, чем на самом деле.

Свет без синтеза

Звёзды типа T Тельца названы по первой найденной — переменной звезде в созвездии Тельца. Их блеск меняется неравномерно, когда на них падают сгустки газа из диска, и они часто ярче Солнца, хотя холоднее, потому что в несколько раз больше. Их ветры и свет постепенно расчищают газ вокруг.

Включается синтез

Большую часть жизни звезда проводит на главной последовательности, спокойно сжигая водород: для Солнца около десяти миллиардов лет. Что нарисовано: звезда показана намного больше, чем была бы в этом масштабе, а её разгорание, которое занимает миллионы лет, ускорено до секунд и идёт только плавно.

Звёздные ясли, которые мы видим

Туманность Ориона — ближайшие к нам крупные звёздные ясли: светящееся облако, освещённое и раздутое горячими молодыми звёздами Трапеции в его центре. Под поясом Ориона она видна невооружённым глазом как размытая звезда в мече охотника. Hubble обнаружил, что многие её молодые звёзды окружены собственными дисками — сырьём для планет.

Что измерено, а что нарисовано: розовое свечение таких туманностей — это водород, освещённый ультрафиолетом, а бирюзовое даёт кислород; и то и другое измерено в их спектрах. Ясли здесь нарисованы, это не карта настоящих: плотные тёмные колонны указывают на горячие звёзды, которые их освещают, как у Столпов.