JWST nahlédl do nitra hvězdokup a odhalil, že masivní hvězdokupy vznikají rychleji

Astronomové již dlouho vědí, že pochopení toho, jak hvězdokupy vznikají, je klíčem k odhalení dalších tajemství galaktického vývoje. Hvězdy se tvoří v hvězdokupách, které vznikají, když se mraky plynu zhroutí pod vlivem gravitace. Jak se v hroutícím se mraku rodí stále více hvězd, silné hvězdné větry, drsné ultrafialové záření a výbuchy supernov, tedy velmi hmotných hvězd, nakonec mrak rozptýlí, čímž ukončí tvorbu hvězd dříve, než se veškerý plyn spotřebuje.

Jakmile mrak plynu, ve kterém se zrodila hvězdokupa, zmizí, světlo hvězd může dopadat i na jiné oblasti tvorby hvězd v galaxii. Tento proces se nazývá hvězdná zpětná vazba a znamená, že většina plynu v galaxii se nikdy nepoužije k tvorbě hvězd. Výzkum toho, jak se hvězdokupy vyvíjejí, tak může odpovědět na otázky týkající se tvorby hvězd v galaktickém měřítku.

Studie nejbližších oblastí tvorby hvězd v Mléčné dráze nám umožňuje analyzovat hvězdokupy do nejmenších detailů, ale naše poloha v disku naší galaxie znamená, že je pro nás viditelných jen několik takových oblastí. Pozorováním blízkých galaxií mohou astronomové zmapovat tisíce oblastí tvorby hvězd a charakterizovat celé populace hvězdokup v mnoha fázích vývoje. A velký pokrok v tom nastal až vypuštěním kosmických teleskopů, zejména Hubbleova vesmírného dalekohledu NASA a ESA. A samozřejmě JWST (NASA, ESA a CSA). Výzkumy ve viditelném i blízkém infračerveném oboru záření pomocí těchto dalekohledů jsou nezbytné k tomu, abychom skutečně pochopili, jak probíhá tvorba hvězd v galaxiích.

Díky neustálému rozvoji infračervené astronomie se nám podařilo odhrnout plynné závoje, které stále skrývají nejmladší hvězdokupy, a dozvědět se něco o nejranějších fázích jejich vývoje, ale některé otázky stále zůstávají pro vědce záhadou. Například: když se tvoří hvězdokupa, co určuje, jak dlouho trvá, než se rozptýlí její rodný mrak a začne vyzařovat ultrafialové světlo do galaxie?

Nyní se stav techniky dále posunul vpřed. Když Hubble a Webb spolupracují, poskytují širokospektrální pohled na tisíce mladých hvězdokup. Mezinárodní tým astronomů pečlivě prozkoumal snímky čtyř blízkých galaxií: Messier 51, Messier 83, NGC 628 a NGC 4449. Výsledky, zveřejněné v časopise Nature Astronomy, ukazují, že právě nejhmotnější hvězdokupy se nejrychleji zbavují svého plynného obalu a začínají osvětlovat svou galaxii nejdříve.

Tým identifikoval téměř 9000 hvězdokup ve čtyřech galaxiích v různých evolučních fázích: mladé hvězdokupy, které se teprve začínají vynořovat ze svých rodných plynových mračen, hvězdokupy, které plyn částečně rozptýlily (obě z Webbových snímků), a zcela nezakryté hvězdokupy viditelné v optickém oboru spektra (na snímcích z Hubbleova teleskopu). Díky schopnosti Webbova teleskopu nahlížet dovnitř plynových mračen byli vědci schopni odhadnout hmotnost a stáří každé hvězdokupy na základě spektra hvězd v nich. Nejhmotnější shluky se plně vynořily a rozptýlily oblaka plynu po asi pěti milionech let, zatímco méně hmotné shluky byly staré v rozmezí sedmi a osmi milionů let, když se vynořily ze svých kolébek.

Masivní hvězdokupy s velkým množstvím horkých hvězd přirozeně vyzařují většinu ultrafialového záření v galaxiích, ale tato práce potvrzuje, že mají také náskok v produkci hvězdné zpětné vazby oproti lehčím hvězdokupám. Znalost toho, kde a kdy je tato hvězdná zpětná vazba nejsilnější v průběhu života galaxie, umožňuje astronomům lépe předpovídat, jak je palivo pro tvorbu hvězd rozptylováno po galaxii, a tedy i to, jak se pravděpodobně budou tvořit hvězdy a hvězdokupy.

Tento výzkum má dopad i na naše teorie o tom, jak se planety tvoří. Čím rychleji se plyn v hvězdokupě odstraňuje, tím dříve jsou protoplanetární disky kolem hvězd vystaveny drsnému ultrafialovému záření od jiných hvězd a tím menší mají šanci přitáhnout další plyn z mlhoviny. To snižuje jejich možnosti vytvářet prach a formovat planety.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] ESAWebb.org