Чумацький Шлях може породжувати більше зірок, ніж ми думали

Аналіз найбільш енергійного світла в галактиці показав, що ми можемо помилятися щодо швидкості утворення зірок у Чумацькому Шляху. Гамма-промені, утворені радіоактивним розпадом ізотопів, утворених під час утворення зірок, показують, що зірки утворюються зі швидкістю, що в чотири-вісім разів перевищує масу Сонця на рік. Це може здатися небагато, але це у два-чотири рази більше, ніж поточні оцінки, що свідчить про те, що наша рідна галактика не така спокійна, як ми думали.

І це має важливе значення для нашого розуміння еволюції нашої галактики та тих, хто нас оточує, оскільки швидкість, з якою народжуються та вмирають зірки, може змінити загальний хімічний склад галактики.

Зірки — це фабрики, які виробляють складніші елементи нашого Всесвіту. Їхні ядра — це ядерні печі, які розбивають атоми разом, перетворюючи їх на все більші атоми. Коли вони помирають, їх насильницькі передсмертні муки викидають ці важчі елементи в міжзоряний простір, щоб дрейфувати в хмарах або поглинатися новими зірками, що утворюються. Їхні вибухи наднових також є енергійними, утворюючи ще важчі елементи, які їхні ядра не могли витримати.

Як і їх смерть, народження зірок також є енергійним. Вони утворюються з щільних згустків у хмарах міжзоряного пилу та газу, руйнуються під дією сили тяжіння та жадібно поглинають матеріал із простору навколо себе, доки в їхніх ядрах не буде достатньо тиску та тепла, щоб спалахнути термоядерний синтез. Коли вони це роблять, вони починають випромінювати потужні зоряні вітри, які видувають частинки в космос, і реактивні літаки, що запускаються з їхніх полюсів частинок, прискорюються вздовж магнітного поля дитячої зірки.

Одним з елементів, який, як відомо, є результатом смерті зірки, є радіоактивний ізотоп алюмінію під назвою алюміній-26. Алюміній-26 не служить довго, космічно кажучи; він має період напіврозпаду 717 000 років. І коли він розпадається, він створює гамма-випромінювання на певній довжині хвилі.

Але алюміній-26 також присутній у значних кількостях у хмарах матеріалу, які оточують новоутворені зірки. Якщо швидкість, з якою матеріал падає на зірку, перевищує швидкість звуку, утворюється ударна хвиля, що генерує космічні промені. Коли промені стикаються з ізотопами в пилу, такими як алюміній-27 і кремній-28, вони можуть утворювати ізотоп алюмінію-26. Отже, розглядаючи бюджет гамма-випромінювання у Всесвіті, створений радіоактивним розпадом алюмінію-26, астрономи можуть оцінити швидкість, з якою зірки, що генерують ізотоп, формуються та гинуть у Чумацькому Шляху, і використовувати це для визначення загальну швидкість утворення зірок.

Поточні оцінки швидкості зореутворення в галактиці Чумацький Шлях становлять близько двох сонячних матеріалів, що перетворюються на зірки щороку. Оскільки більшість зірок у Чумацькому Шляху значно менші за масу Сонця, за оцінками, це в середньому близько шести або семи зірок на рік. Зігерт та його колеги провели перепис гамма-випромінювання алюмінію-26 у галактиці та провели моделювання, щоб побачити найбільш вірогідний механізм виробництва спостережуваного надлишку цього світла. Вони виявили, що найкраще підходить швидкість утворення зірок приблизно від чотирьох до восьми сонячних мас на рік; або приблизно до 55 зірок на рік.

Цю оцінку ще можна покращити; моделі не повністю відтворювали гамма-випромінювання Чумацького Шляху, як воно спостерігається зараз; і відстань до джерела гамма-променів може змінити остаточну оцінку, але її складно оцінити. Ось чому дослідники могли дати лише діапазон швидкості утворення зірок, а не точну масу. Проте метод команди є перспективним для кращого розуміння того, як Чумацький Шлях створює нові зірки. Зореутворення зазвичай оповите густим газом і пилом, які важко побачити; підрахунок гамма-випромінювання, яке він виробляє, може бути одним з ефективних способів зазирнути за завісу.