Загадочные объекты: новый тип звезд, покрытых льдом?

Когда невозможно определить, состоит ли что-то из огня или льда, – это верный признак того, что у вас проблемы.

Астрономы обнаружили два объекта, которые первоначально выглядели обычной стадией звездообразования, но при ближайшем рассмотрении нашли множество несоответствий. В своей готовящейся к публикации статье ученые скорее выражают недоумение, чем дают ответы, ещё раз доказывая, что мы далеки от полного понимания даже галактики, не говоря уже о Вселенной.

Книгу о рождении звезд можно было бы назвать “Песнь Льда и Пламени”, если бы это название уже не присвоил себе один писатель и сценарист. Хотя термоядерный синтез в звездах – не то же самое, что химический процесс горения, по своим проявлениям он схож с огнем. Однако в областях звездообразования производится множество различных молекул льда. В своей работе исследователи отмечают, что эти льдинки “играют значительную роль в химической эволюции областей звездообразования и формировании планетных систем”.

Поэтому газовые облака вокруг формирующихся звезд поглощают свет на определенных длинах волн, характерных для молекул льда. Когда в ходе инфракрасного обзора плоскости Галактики были обнаружены два объекта, демонстрирующие признаки поглощения льда, это первоначально не вызвало удивления. Такое наблюдаются как у молодых звездных объектов (YSO) с окружающими их ледяными дисками, так и у полностью сформировавшихся звезд, расположенных за плотными облаками, содержащими много льда.

Однако исследователи заметили нечто необычное: эта пара объектов не находится в области звездообразования, и рядом с ними не видно плотных облаков. Более того, максимум излучения этих объектов в инфракрасном диапазоне приходится на 5 микрометров, что не только не соответствует никаким известным YSO или фоновым звездам, которые мы видели, но и слишком мало для наших моделей того, как должны зажигаться звезды.

Очевидно, требовались дальнейшие исследования, которые были проведены с помощью телескопа ALMA. ALMA обнаружил спектральные линии, соответствующие монооксиду углерода и оксиду кремния в направлении этих объектов, а также сигналы, свидетельствующие о наличии ударных волн в газе. С другой стороны, излучение пыли не было обнаружено.

Авторы пишут, что эти особенности “не могут быть легко объяснены ни одним из известных источников межзвездного поглощения льда”. Другими словами, эта пара объектов “может представлять собой ранее неизвестный тип изолированных ледяных объектов”. И смущает не только газ.

Оба объекта находятся практически в одном направлении от нас, в сторону рукава Центавра Млечного Пути, но это не значит, что они находятся рядом друг с другом. Фактически, расстояния до этих объектов стали ещё одним источником путаницы.

Объект 1 находится либо на расстоянии около 6500 световых лет, либо 30 000 световых лет, в зависимости от интерпретации измерений его скорости, что является довольно большой разницей. Объект 2, по-видимому, находится на расстоянии около 43 700 световых лет. Некоторые другие объекты, обнаруженные в том же направлении, достоверно находятся на других расстояниях и не имеют к ним отношения. Почему единственные два известных объекта с такими характеристиками находятся на расстоянии тысяч световых лет друг от друга, но практически в одном и том же направлении с Земли – ещё одна загадка. Спутник AKARI, обнаруживший эти два объекта, исследовал еще двадцать одну подобную область, но ничего подобного больше нигде не наблюдалось.

Что еще более важно, попытки оценить расстояния до газа монооксида углерода дают диапазон значений, но ни одно из них не соответствует Объекту 2, а большинство не согласуется и с Объектом 1. Следовательно, облака не могут быть причиной необычных спектров.

Если эти расстояния верны, оба объекта очень яркие, излучая как минимум в 30 раз больше света, чем Солнце, а вероятно, и в сотни раз больше. Многие звезды большой массы еще ярче, часто в тысячи раз ярче Солнца, но они не производят впечатления окруженных льдом. Если бы объекты были очень большими (скажем, гигантскими газовыми облаками, освещенными множеством звёзд), это было бы менее загадочным, но ALMA устанавливает их максимальный размер около 10 размеров Солнечной системы – подходящий для гигантского диска вокруг звезды, но не для звездного скопления.

Авторы рассматривают возможность того, что эти объекты являются не молодыми звёздами, а высокоразвитыми звездами AGB, выбросившими большое количество вещества, которое удалилось настолько далеко от тепла звезд, что на нем смог образоваться лед. На данный момент возможны все варианты, но авторы отмечают имеющиеся различия с любым известным типом высокоразвитых звезд.

Единственный инструмент, который может прояснить эту ситуацию, – это JWST, и команда уже подала заявку на его использование, но им приходиться присоединиться к длинной очереди желающих.

Исследование принято к публикации в Astrophysical Journal и доступно в виде препринта на ArXiv.org.