Примеры глобул Бока. Изображение предоставлено: SAAO. Нажмите, чтобы увеличить.
Наше Солнце существует уже почти пять миллиардов лет. На протяжении большей части своей истории Солнце в значительной степени появлялось так, как оно происходит сегодня - обширная сфера лучистого газа и пыли, освещенная до раскаленной добела теплом, выделяющимся при синтезе водорода вблизи его ядра. Но прежде чем наше Солнце приняло форму, материя должна была быть извлечена из межзвездной среды (ISM) и уплотнена в достаточно маленькой области пространства, чтобы пройти критический баланс между дальнейшей конденсацией и стабильностью. Чтобы это произошло, необходимо было преодолеть тонкий баланс между внешним внутренним давлением и движущимся внутрь гравитационным влиянием.
В 1947 году астроном-наблюдатель Гарварда Барт Ян Бок объявил о результатах многолетних исследований важного подмножества холодных газов и пыли, часто связанных с распространенной туманностью. Бок предположил, что некоторые изолированные и четкие глобулы, скрывающие фоновый свет в космосе, фактически свидетельствуют о важном предварительном этапе формирования протозвездных дисков, приводящем к рождению звезд, таких как наше Солнце.
После объявления Бока появилось много физических моделей, объясняющих, как глобулы Бока могли образовывать звезды. Как правило, такие модели начинаются с представления о том, что материя собирается вместе в областях пространства, где межзвездная среда является особенно плотной (в виде туманности), холодной и подверженной давлению излучения соседних звезд. В какой-то момент достаточно вещества могут сконденсироваться в достаточно маленькую область, чтобы гравитация преодолевала давление газа и равновесие снижалось в пользу образования звезд.
Согласно статье «Обследование ближних инфракрасных лучей глобул Бока: структура плотности», опубликованной 10 июня 2005 года, Рио Кандори и команда из четырнадцати других исследователей «предполагают, что почти критическая сфера Боннера-Эберта характеризует критическую плотность беззвездных глобул».
Концепция сферы Боннера-Эберта берет начало с идеи, что баланс сил может существовать в идеализированном облаке газа и пыли. Считается, что такая сфера имеет постоянную внутреннюю плотность, сохраняя равновесие между давлением расширения, вызванным газами заданной температуры и плотности, и гравитационным влиянием ее общей массы, которому способствует любое давление газа или излучения, создаваемое соседними звездами. Это критическое состояние относится к диаметру сферы, ее общей массе и величине давления, создаваемого скрытой теплотой внутри нее.
Большинство астрономов предположили, что модель Боннера-Эберта - или ее разновидность - в конечном итоге окажется точной при описании точки, когда конкретная глобула Бока пересекает линию, чтобы стать протозвездным диском. Сегодня Рио Кандори и его коллеги собрали достаточно доказательств из множества глобул Бока, чтобы убедительно предположить, что это понятие верно.
Команда начала с выбора десяти глобул Бока для наблюдения на основе небольшого видимого размера, почти круглой формы, расстояния от соседней туманности, близости к Земле (на расстоянии менее 1700 LY) и доступа к расположенным в ближнем ИК-диапазоне и радиоволновым приборам, расположенным как в северном, так и в южном полушариях. Из списка почти 250 таких глобул были включены только те, которые соответствовали вышеуказанным критериям. Среди отобранных только один показал наличие протозвездного диска. Этот один диск принял форму точечного источника инфракрасного света, обнаруженного во время съемки всего неба, проведенной IRAS (Infrared Astronomy Satellite - совместный проект США, Великобритании и Нидерландов). Все десять глобул были расположены в богатых звездами и туманностями районах Млечного Пути.
После того, как глобулы-кандидаты Бока были отобраны, команда подвергла каждую из них целому ряду наблюдений, предназначенных для определения их массы, плотности, температуры, размера и, если возможно, величины давления, которое оказывает на них ISM и соседний звездный свет. Одним из важных соображений было выяснить, есть ли какие-либо изменения плотности по всей глобуле. Наличие равномерного давления особенно важно, когда дело доходит до определения того, какая из множества теоретических моделей лучше всего сопоставлена с составом самих модулей.
Используя наземный прибор (IRSF 1,4 метра в Южноафриканской астрономической обсерватории) в 2002 и 2003 годах, ближний инфракрасный свет в трех разных полосах (J, H, & K) собирался из каждой глобулы до величины 17 плюс. Затем изображения были объединены и сравнены со светом, исходящим из фоновой звездной области. Эти данные были подвергнуты нескольким методам анализа, чтобы позволить команде определить плотность газа и пыли в каждой глобуле до уровня разрешения, поддерживаемого условиями наблюдения (примерно одна угловая секунда). Эта работа в основном определила, что каждая глобула показала равномерный градиент плотности на основе ее прогнозируемого трехмерного распределения. Сферная модель Боннера-Эберта выглядела как очень хорошая пара.
Команда также наблюдала за каждой глобулой с помощью 45-метрового радиотелескопа Обсерватории Нобеяма в Минамисаку, Нагано, Япония. Идея заключалась в том, чтобы собрать конкретные радиочастоты, связанные с возбужденными N2H + и C18O. Посмотрев на степень размытия на этих частотах, команда смогла определить внутреннюю температуру каждой глобулы, которую, наряду с плотностью газа, можно использовать для аппроксимации давления газа, внутреннего для каждой глобулы.
После сбора данных, их анализа и количественной оценки результатов команда «обнаружила, что более половины глобул без звезд (7 из 11 источников) находятся вблизи критического состояния (Боннер-Эберт). Таким образом, мы предполагаем, что почти критическая сфера Боннера-Эберта характеризует типичную структуру плотности беззвездных глобул ». Кроме того, команда определила, что три глобулы Бока (Coalsack II, CB87 & Lynds 498) стабильны и явно не находятся в процессе звездообразования, а четыре (Барнард 66, Линдс 495, CB 161 и CB 184) находятся рядом со стабильным боннером. Государство Эберта, но стремится к образованию звезд на основе этой модели. Наконец, оставшиеся шесть (FeSt 1-457, Барнард 335, CB 188, CB 131, CB 134) явно движутся к гравитационному коллапсу. К этим шести «звездам в процессе создания» относятся глобулы CB 188 и Barnard 335, которые, как известно, уже имеют протозвездные диски.
В любой относительно безоблачный день не требуется много инструментов, чтобы доказать, что одна очень уникальная и важная «глобула Бока», существовавшая около 5 миллиардов лет назад, сумела склонить чашу весов и стать звездой в процессе становления. Наше Солнце является огненным доказательством того, что материя - однажды адекватно сконденсированная - может начать процесс, который приводит к некоторым необычайно новым возможностям.
Автор Джефф Барбур
