Một đám mây khó hiểu gần trung tâm thiên hà có thể đưa ra manh mối về cách các ngôi sao được sinh ra.
Gần trung tâm thiên hà đông đúc, nơi những đám mây khí và bụi cuồn cuộn che phủ một lỗ đen khổng lồ lớn gấp ba triệu lần mặt trời. Một lỗ đen có lực hấp dẫn đủ mạnh để kẹp các ngôi sao đang quay xung quanh nó với tốc độ hàng ngàn km mỗi giây một đám mây đặc biệt đã gây trở ngại cho các nhà thiên văn học. Thật vậy, đám mây, được đặt tên là G0.253 + 0,016, bất chấp các quy tắc hình thành sao.
Hình ảnh này, được chụp bằng kính viễn vọng không gian hồng ngoại của NASA, Spitzer, cho thấy đám mây thiên hà bí ẩn, được xem là vật thể màu đen bên trái. Trung tâm thiên hà là điểm sáng bên phải. Tín dụng: NASA / Spitzer / Benjamin và cộng sự, Churchwell và cộng sự.
Trong các hình ảnh hồng ngoại của trung tâm thiên hà, đám mây, có độ dài 30 năm ánh sáng, xuất hiện dưới dạng hình bóng hình hạt đậu trên nền sáng của bụi và khí phát sáng trong ánh sáng hồng ngoại. Bóng tối trên nền tảng đám mây có nghĩa là nó đủ dày đặc để chặn ánh sáng.
Theo sự khôn ngoan thông thường, các đám mây khí dày đặc này sẽ co lại để tạo ra các túi vật chất thậm chí dày hơn sụp đổ do trọng lực của chính chúng và cuối cùng tạo thành các ngôi sao. Một khu vực khí như vậy nổi tiếng với sự hình thành ngôi sao phi thường là Tinh vân Orion. Chưa hết, mặc dù đám mây trung tâm thiên hà dày hơn 25 lần so với Orion, nhưng chỉ có một vài ngôi sao được sinh ra ở đó và thậm chí sau đó, chúng còn nhỏ. Trên thực tế, các nhà thiên văn học Caltech cho biết, tỷ lệ hình thành sao của nó thấp hơn 45 lần so với những gì các nhà thiên văn học có thể mong đợi từ một đám mây dày đặc như vậy.
Jens Kauffmann, một học giả sau tiến sĩ cao cấp tại Caltech, cho biết, đó là một đám mây rất dày đặc.
Trong một loạt các quan sát mới, Kauffmann, cùng với học giả sau tiến sĩ Caltech, Thushara Pillai và Q Huệ Zhang của Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, đã phát hiện ra tại sao: không chỉ thiếu các khối khí dày đặc cần thiết, mà chính đám mây cũng đang xoáy. nhanh đến mức nó không thể ổn định để sụp đổ thành các ngôi sao.
Các kết quả, cho thấy sự hình thành sao có thể phức tạp hơn so với suy nghĩ trước đây và rằng sự hiện diện của khí đậm đặc không tự động ám chỉ một khu vực xảy ra sự hình thành như vậy, có thể giúp các nhà thiên văn hiểu rõ hơn về quá trình.
Nhóm nghiên cứu đã trình bày những phát hiện của họ, gần đây đã được chấp nhận để công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn Letters tại cuộc họp lần thứ 221 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Long Beach, California.
Để xác định liệu đám mây có chứa các khối khí dày đặc hơn, được gọi là lõi dày đặc hay không, nhóm nghiên cứu đã sử dụng Submillim Array (SMA), một bộ gồm 8 kính viễn vọng vô tuyến trên đỉnh Mauna Kea ở Hawaii. Trong một kịch bản có thể xảy ra, đám mây có chứa các lõi dày đặc này, chúng dày hơn khoảng 10 lần so với phần còn lại của đám mây, nhưng từ trường mạnh hoặc nhiễu loạn trong đám mây làm nhiễu loạn chúng, do đó ngăn chúng biến thành các ngôi sao đầy đủ.
Tuy nhiên, bằng cách quan sát bụi trộn vào khí đám mây và đo ion N2H + chỉ có thể tồn tại ở những vùng có mật độ cao và do đó là dấu hiệu của khí rất đậm đặc, các nhà thiên văn học hầu như không tìm thấy lõi dày đặc nào. Đây là một điều rất đáng ngạc nhiên Voi Chúng tôi dự kiến sẽ thấy khí dày đặc hơn rất nhiều.
Tiếp theo, các nhà thiên văn học muốn xem liệu đám mây đang bị giữ lại bởi lực hấp dẫn của chính nó hay nó đang xoáy quá nhanh đến nỗi nó đang trên bờ bay ra. Nếu nó quay quá nhanh, nó có thể hình thành sao. Sử dụng Mảng kết hợp để nghiên cứu trong bộ sưu tập 23 kính thiên văn sóng milimet (CARMA) gồm 23 kính viễn vọng vô tuyến ở phía đông California được điều hành bởi một tập đoàn của các tổ chức, trong đó Caltech là thành viên của các nhà thiên văn học đã đo vận tốc của khí trong đám mây và thấy rằng nó nhanh hơn tới 10 lần so với thường thấy trong các đám mây tương tự. Đám mây đặc biệt này, các nhà thiên văn học tìm thấy, hầu như không bị giữ bởi lực hấp dẫn của chính nó. Trong thực tế, nó có thể sớm bay xa nhau.
Hình ảnh Spitzer của đám mây (trái). Hình ảnh SMA (ở giữa) cho thấy sự thiếu tương đối của các lõi khí dày đặc được cho là tạo thành các ngôi sao. Hình ảnh CARMA (phải) cho thấy sự hiện diện của silicon monoxide, cho thấy đám mây có thể là kết quả của hai đám mây va chạm. Tín dụng: Caltech / Kauffmann, Pillai, Zhang
Dữ liệu CARMA tiết lộ một điều ngạc nhiên khác: đám mây chứa đầy silicon monoxide (SiO), chỉ xuất hiện trong các đám mây nơi luồng khí va chạm và đập vỡ các hạt bụi, giải phóng phân tử. Thông thường, các đám mây chỉ chứa một ít hợp chất. Nó thường được quan sát thấy khi khí chảy ra từ các ngôi sao trẻ sẽ quay trở lại đám mây từ đó các ngôi sao được sinh ra. Nhưng lượng SiO dồi dào trong đám mây trung tâm thiên hà cho thấy nó có thể bao gồm hai đám mây va chạm, có sóng xung kích tác động khắp đám mây trung tâm thiên hà. Để thấy những cú sốc như vậy trên quy mô lớn như vậy là rất đáng ngạc nhiên, tổ chức Pill Pillai nói.
Các nhà nghiên cứu cho biết, G0.253 + 0,016 có thể tạo ra các ngôi sao, nhưng để làm như vậy, các nhà nghiên cứu cho biết, nó sẽ cần phải ổn định để có thể xây dựng các lõi dày đặc, một quá trình có thể mất vài trăm nghìn năm. Nhưng trong thời gian đó, đám mây sẽ di chuyển một khoảng cách rất xa quanh trung tâm thiên hà và nó có thể đâm vào các đám mây khác hoặc bị kéo ra bởi lực hấp dẫn của trung tâm thiên hà. Trong một môi trường đột phá như vậy, đám mây có thể không bao giờ sinh ra các ngôi sao.
Các phát hiện cũng làm vẩn đục thêm một bí ẩn khác của trung tâm thiên hà: sự hiện diện của các cụm sao trẻ. Ví dụ, cụm Arches chứa khoảng 150 ngôi sao trẻ, to lớn, sáng chói, chỉ sống được vài triệu năm. Vì đó là khoảng thời gian quá ngắn để các ngôi sao hình thành ở nơi khác và di chuyển đến trung tâm thiên hà, nên chúng phải hình thành tại vị trí hiện tại của chúng. Các nhà thiên văn học nghĩ rằng điều này xảy ra trong các đám mây dày đặc như G0.253 + 0,016. Nếu không có thì cụm từ đâu đến?
Các nhà thiên văn học Bước tiếp theo là nghiên cứu các đám mây dày đặc tương tự xung quanh trung tâm thiên hà. Nhóm nghiên cứu vừa hoàn thành một cuộc khảo sát mới với SMA và đang tiếp tục một cuộc khảo sát khác với CARMA. Năm nay, họ cũng sẽ sử dụng Atacama Large Millim Array (ALMA) ở Chile, Atacama Desert, chiếc kính thiên văn milimet lớn nhất và tiên tiến nhất trên thế giới để tiếp tục chương trình nghiên cứu của họ, mà ủy ban đề xuất ALMA đã đánh giá ưu tiên hàng đầu trong năm 2013.
Qua Caltech