О том, как в галактиках перемешаны разрушение и созидание Дмитрий Вибе

О том, как в галактиках перемешаны разрушение и созидание

Дмитрий Вибе

Опубликовано 04 августа 2013

В предпредыдущей колонке я мельком упомянул стимулированное звездообразование, точнее, рождение новых поколений звёзд, стимулированное тем или иным воздействием предшествующих поколений. Понятно, что такой механизм не может объяснить существование всех звёзд в галактике: какие-то из них должны были появиться без посторонней помощи. Но в целом кажется вполне логичным предположить, что предыдущие поколения звёзд каким-то образом прямо или косвенно влияют на рождение следующих.

Правда, судя по всему, внутри конкретной области звездообразования (ОЗО) обратная связь оказывается в основном отрицательной: звёзды, родившиеся в молекулярном облаке первыми, не столько стимулируют, сколько подавляют звездообразование в его оставшейся массе. Именно поэтому мы до сих пор наблюдаем процесс рождения звёзд. Если бы он не был саморегулируемым (читай, самоподавляемым), весь газ в Галактике давным-давно был бы полностью израсходован.

Однако на небе никогда и ничего не бывает однозначным. Взять, к примеру, одно из самых разрушительных событий в звёздном мире — вспышку сверхновой. Понятие «ударная волна» вызывает деструктивные ассоциации, и космос не исключение: при взаимодействии межзвёздного облака (потенциального места рождения звёзды или звёзд) с сильной ударной волной от взрыва сверхновой облако просто размётывает в стороны, что доказано множеством численных моделей. Но это справедливо только для близких окрестностей вспышки. Если столкновение с волной произошло «на излёте», она может не разрушить облако, а только несколько сжать его, тем самым индуцировав образование звёзд.

Скорее всего, вероятность именно такого развития событий не столь велика, чтобы вносить значительный вклад в общее галактическое звездообразование. Логично ожидать, что поодиночке случаются больше вспышки сверхновых типа Ia, происходящие (как предполагается) в двойных системах. От момента рождения системы-предшественника до взрыва проходит значительное время, измеряемое сотнями миллионов лет, за которое звезда успевает уйти далеко от родительского молекулярного облака. Поскольку объём диска Галактики заполнен в основном горячим разреженным газом, вспышка сверхновой типа Ia с большой вероятностью происходит далеко от какого бы то ни было плотного вещества, в котором она могла бы стимулировать рождение звёзд.

Иное дело — вспышки типа Ib+II, происходящие (как предполагается) в результате коллапса массивных звёзд. Такие светила живут недолго, и потому вспышка, как правило, происходит, когда звезда ещё не покинула родительское облако или по крайней мере не ушла далеко от него. Но массивные звёзды рождаются коллективами — и умирают тоже не поодиночке. Поэтому через несколько миллионов лет после начала данного эпизода звездообразования в ограниченной области пространства Галактики за относительно короткий промежуток времени происходит не один, а множество взрывов, с соответственно увеличенной разрушительной силой. Вероятно, именно эти массовые взрывы и являются одним из основных факторов остановки звездообразования в данной ОЗО.

Но и они не являются однозначно деструктивными! В этом случае возможен несколько иной механизм стимулирования. Давно известно, что в межзвёздном газе нашей Галактики и других галактик в изобилии присутствуют «сверхоболочки», или «сверхпузыри», хорошо видные на картах излучения атомарного водорода. Это гигантские пустоты поперечником в сотни парсеков, окружённые газовыми оболочками разной степени сохранности. Их в Галактике настолько много, что даже само Солнце находится сейчас внутри такой каверны — Местного Пузыря — поперечником в сотни парсеков.

Поскольку у многих оболочек удаётся измерить массу и скорость расширения, становится очевидной их гигантская энергия, превосходящая энергию одиночной вспышки сверхновой в сотни, а в исключительных случаях — и в тысячи раз. Самое простое и естественное объяснение природы оболочек — массовые взрывы сверхновых в звёздных скоплениях и ассоциациях. Расширяясь, оболочка, как бульдозер, сгребает межзвёздный газ, постепенно утяжеляется, замедляется и, наконец, начинает разваливаться на отдельные фрагменты — молекулярные облака, в которых будут формироваться новые звёзды. В этом случае стимулирование звездообразования получается как бы двухэтапным: прежнее поколение звёзд разрушает собственное молекулярное облако, но индуцирует образование новых молекулярных облаков, то есть новых ОЗО.

Видим ли мы где-то в Галактике реальные признаки такого «самоподдерживающегося» звездообразования? Далеко и ходить не надо: последовательные этапы этого процесса можно проследить в ближайшей ассоциации массивных звёзд — Скорпион-Центавр (Sco-Cen), удалённой от нас примерно на полторы сотни парсеков. Эта ассоциация разделяется на три подгруппы, самая молодая из которых, Верхний Скорпион, образовалась около 5 млн лет назад. При этом разброс возрастов в подгруппе мал, то есть рождение звёзд началось почти одновременно в довольно значительном объёме пространства. Такая синхронизация возможна лишь при условии, что триггером для звездообразования послужил какой-то внешний фактор. И таким фактором могла быть оболочка от другой, более старой подгруппы — Верхний Центавр-Волк, которая, согласно расчётам, прошла по расположению подгруппы Верхний Скорпион как раз около 5 млн лет назад.

Следы последовательных эпизодов звездообразования видны и в других комплексах звездообразования в нашей Галактике. Ещё лучше они исследованы в других галактиках, где анализировать причинно-следственные связи бывает гораздо проще. Кстати, значительный вклад в изучение комплексов звездообразования внёс наш соотечественник Ю. Н. Ефремов (ГАИШ МГУ).

Изобилие мест, где мы различаем признаки стимулированного звездообразования, заставляет задаться вопросом: а так ли оно в самом деле малозначительно, как говорил о том на конференции PPVI Джон Балли? С одной стороны, в ближайших ОЗО «триггеринг» можно заподозрить едва ли не повсеместно, если не считать комплекса молекулярных облаков в Тельце, который вообще непонятно откуда взялся. В ассоциации Sco-Cen есть, в Орионе есть. Сами эти области тоже сформировались, вероятно, не сами по себе, а в гигантской оболочке, связанной с Поясом Гулда и (возможно) возникшей в результате вспышек сверхновых в относительно старой (теперь) ассоциации Кассиопеи-Тельца. С другой стороны, стимулированное звездообразование просто по природе своей может быть важным, но не может быть единственным сценарием — в силу вторичности.

С третьей стороны, в последнее время возникает много сомнений в правильности объяснения природы оболочек и пузырей, точнее, не в правильности, а в единственности. Дело в том, что иногда звёздное скопление, породившее оболочку, удаётся обнаружить, а иногда и нет, даже в тех случаях, когда оно, по идее, должно быть видно. Здесь возможно несколько альтернативных объяснений — как звёздной, так и незвёздной природы.

Во-первых, возможно, что сверхпузырь надувается не сразу одной крупной ассоциацией, а последовательно несколькими мелкими, причём существует довольно долго, так что ассоциации, с которых началось его расширение, сейчас уже не видны. Этот сценарий хорош для иррегулярных галактик, где нет дифференциального вращения, ограничивающего время жизни любых крупных структур. Во-вторых, за образование оболочек могут в ряде случаев отвечать не несколько десятков сверхновых, а одна гиперновая — как, например, в одной из оболочек галактики IC10. В-третьих, «дырки» в галактическом диске могут возникать из-за внешних воздействий — например, при столкновениях с окологалактическими газовыми облаками. Наконец, в-четвёртых, есть модели, согласно которым пузыри способны образовываться в турбулентной среде сами по себе, без дополнительного принуждения. В двух последних случаях, конечно, говорить о том, что звёзды помогают друг другу в рождении, уже не приходится.

Хотя… как посмотреть. Например, одна из гипотез объясняет происхождение окологалактических газовых облаков выбросом вещества из галактического диска всё теми же массовыми вспышками сверхновых. Сверхновые также считаются одним из претендентов на механизм возбуждения турбулентности в галактическом газе. Так что в конечном итоге вполне может оказаться, что полностью сами по себе действительно родились только самые первые звёзды во Вселенной. Над всеми остальными так или иначе довлеют все предшествующие поколения.

К оглавлению