Испаряющиеся газовые глобулы: роль в формировании звёзд¶

Испаряющиеся газовые глобулы (англ. Evaporating Gaseous Globules, EGGs) — это компактные, относительно плотные сгустки молекулярного газа и пыли, которые наблюдаются в областях активного звездообразования и подвергаются воздействию интенсивного ультрафиолетового излучения со стороны близлежащих массивных звёзд. Термин был введён в астрономическую практику в середине 1990-х годов после получения снимков туманности Орёл (M16) космическим телескопом «Хаббл». Глобулы представляют собой остаточные фрагменты гигантских молекулярных облаков, из которых под действием внешнего излучения происходит «испарение» (фотодиссоциация и фотоионизация) менее плотного газа, что делает их важными объектами для изучения механизмов звездообразования.

¶Физическая природа и механизм образования

Испаряющиеся газовые глобулы формируются на границах гигантских молекулярных облаков, где происходит ионизация водорода массивными звёздами спектральных классов O и B. Ультрафиолетовое излучение этих звёзд создаёт область ионизованного водорода (H II), которая расширяется в окружающее холодное облако. Фронт ионизации, продвигаясь сквозь облако, испаряет разреженный газ, однако более плотные сгустки — глобулы — оказываются более устойчивыми к разрушению.

Процесс образования EGGs можно описать следующим образом:

• В молекулярном облаке существуют локальные уплотнения, возникшие вследствие турбулентности или гравитационной неустойчивости.
• При подходе фронта ионизации менее плотный газ вокруг этих уплотнений нагревается и диссоциирует, создавая характерную «коконную» структуру.
• Глобула остаётся связанной собственным гравитационным полем, но её внешние слои непрерывно «сдуваются» под действием излучения.
• Типичные размеры испаряющихся глобул составляют от нескольких сотен до нескольких тысяч астрономических единиц (примерно 0,01–0,1 парсека).

Ключевым фактором является баланс между гравитационным притяжением вещества глобулы и давлением излучения, а также испарением газа с её поверхности. Если масса глобулы достаточна (превышает массу Джинса для данных условий), она может коллапсировать, дав начало новой звезде.

¶Роль в формировании звёзд

Испаряющиеся газовые глобулы рассматриваются астрофизиками как один из важных каналов индуцированного (вынужденного) звездообразования. Существует две основные гипотезы относительно их роли:

1. Пассивное сжатие: Внешнее давление ионизованного газа и ударные волны от близлежащих сверхновых могут сжимать глобулу, ускоряя гравитационный коллапс её ядра. В этом случае глобула выступает как «инкубатор» для будущей звезды, а внешнее излучение лишь ускоряет процесс.

1. Фотодиссоциация как триггер: Испарение внешних слоёв глобулы приводит к потере массы и, соответственно, к уменьшению отношения массы к радиусу. Если глобула изначально находилась вблизи границы устойчивости, потеря внешних слоёв может привести к тому, что оставшееся ядро станет гравитационно неустойчивым и начнёт сжиматься.

Наблюдения показывают, что внутри многих испаряющихся глобул действительно обнаруживаются молодые звёздные объекты — протозвёзды и звёзды типа T Тельца, а также мазерные источники. Это подтверждает, что EGGs являются местами реального рождения звёзд малой и средней массы.

¶Наблюдательные характеристики

Испаряющиеся газовые глобулы наблюдаются преимущественно в линиях излучения молекулярного водорода, угарного газа (CO) и пылевого континуума в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах. На оптических снимках они выглядят как тёмные «слоновьи хоботы» или каплевидные структуры, выступающие из яркого фона туманности.

Наиболее известные объекты этого класса находятся в туманности Орёл (M16), туманности Киля (NGC 3372), туманности Лагуна (M8) и туманности Омега (M17). В туманности Орёл было идентифицировано более 70 испаряющихся глобул, часть из которых содержит в своих ядрах компактные инфракрасные источники, интерпретируемые как протозвёзды.

¶Критика и альтернативные интерпретации

Часть исследователей полагает, что роль испаряющихся глобул в звездообразовании может быть переоценена. Согласно альтернативной точке зрения, многие EGGs являются не самостоятельными коллапсирующими объектами, а лишь «тенями» от уже сформировавшихся звёзд, которые просто задерживают фронт ионизации. В этом случае звезда внутри глобулы образовалась бы и без внешнего воздействия, а глобула лишь защищает её от разрушительного излучения.

Кроме того, существуют сложности с оценкой масс глобул: наблюдения в оптическом диапазоне не позволяют точно определить количество вещества в их плотных ядрах, а субмиллиметровые наблюдения требуют высокой чувствительности и разрешения. Тем не менее, большинство современных моделей звездообразования включают испаряющиеся глобулы как один из элементов, связывающих динамику гигантских молекулярных облаков с рождением отдельных звёзд.

¶Значение для астрофизики

Изучение испаряющихся газовых глобул позволяет уточнить механизмы обратной связи между массивными звёздами и окружающей межзвёздной средой. Понимание того, как ультрафиолетовое излучение разрушает или, напротив, стимулирует звездообразование, необходимо для корректного моделирования эволюции галактик и оценки темпов звездообразования в различных условиях.

¶Источники

• Hester J. J., Scowen P. A., Sankrit R. et al. Hubble Space Telescope WFPC2 Imaging of M16: Photoevaporating Proplyd-like Objects in a Giant H II Region // Astronomical Journal, 1996.
• White G. J., Nelson R. P., Holland W. S. et al. The Eagle Nebula (M16): A Multi-wavelength Study of Star Formation // Astronomy & Astrophysics, 1999.
• Deharveng L., Zavagno A., Caplan J. Triggered massive-star formation on the borders of Galactic H II regions // Astronomy & Astrophysics, 2005.