Сузір'я Оріона — один з найбагатших на молоді зірки регіонів неба, і телескоп James Webb вже неодноразово звертав туди свою камеру. Цього разу об'єктив спрямований не на саму туманність Оріона (M42), а на те, що ховається прямо за нею — молекулярну хмару OMC-2, розташовану за 1280 світлових років від Землі.

Знімок охоплює ділянку завширшки 150 світлових років і показує щось на кшталт підручника з еволюції зірок: в одному кадрі одночасно видно найранніші зоряні зародки, протозірки з дисками з газу і пилу, та вже сформовані молоді зірки, що розчистили простір навколо себе. Такого поєднання стадій в одному компактному регіоні астрономи майже ніколи не бачать так виразно.

Хмара за туманністю Оріона

Туманність Оріона — лише невелика частина значно більшої структури, гігантської молекулярної хмари Оріон А. Позаду її світних газу і пилу тягнеться довгий щільний філамент холодної речовини, який отримав назву Молекулярні хмари Оріона (Orion Molecular Clouds) і поділяється на чотири ділянки — від OMC-1 до OMC-4.

OMC-1 лежить безпосередньо за M42. На північ від неї розташовані OMC-2 і OMC-3, а OMC-4 — на південь. Саме невелика північна частина OMC-2 і потрапила в об'єктив Webb.

У видимому діапазоні ця область недоступна для спостережень. Щільний газ і пил самої туманності Оріона повністю блокують світло, що йде з OMC-2, а зсередини хмари ще й власні пилові кокони приховують протозірки, які цікавлять астрономів найбільше. Лише інфрачервоне світло, для якого прозорий пил, дозволяє побачити ці об'єкти.

Як народжуються зірки всередині хмари

Молекулярні хмари — це згустки газу, значно щільніші за решту міжзоряного простору. Така щільність захищає складні молекули від зовнішнього випромінювання і водночас дозволяє гравітації стискати речовину до утворення нових зірок.

Перша стадія цього процесу — протозірка, зростаюча зірка, яка отримує газ з навколишньої хмари через власний обертовий диск. Газ, падаючи на протозірку, розігрівається і починає світитися — саме це світіння і фіксує Webb.

Величезна енергія, накопичена в процесі акреції (падіння речовини на зірку), вивільняється у вигляді потужних джетів газу з полюсів зірки. Ці струмені з великою швидкістю врізаються в щільну навколишню матерію, утворюючи ударні хвилі. Саме вони формують яскраві червоні гребені, що прорізають знімок.

Стежачи за такими викидами, астрономи можуть виявити навіть ті протозірки, які самі повністю сховані в пилу і не видно жодним прямим способом — їхню присутність зраджують лише сліди джетів.

Кольори знімка розкривають фізику хмари

Кожен відтінок на зображенні відповідає конкретному фізичному процесу. Темні згустки — це найхолодніший і найщільніший пил, який поглинає майже все світло, включно з інфрачервоним.

Помаранчеві, коричневі та частково червоні тони позначають тепліший пил, що частково поглинає, а частково випромінює власне світло. Жовто-зелене світіння створюють поліциклічні ароматичні вуглеводні (PAH) — складні органічні молекули, поширені в міжзоряному середовищі.

Блакитний і бірюзовий серпанок — це зоряне світло, розсіяне частинками пилу. А детальні світлі гребені зі складною структурою — це газ, розігрітий саме ударними хвилями від протозоряних джетів.

Що дослідять астрономи далі

Дані отримано камерою NIRCam у рамках програми спостережень #5804, спрямованої на вивчення зореутворення одразу в двох сусідніх хмарах — OMC-2 та OMC-3. Близькість цих регіонів до Землі робить їх зручними лабораторіями для дослідження найранніших етапів еволюції зірок.

Астрономи планують використати ці дані, щоб з'ясувати, як численні газові викиди впливають на подальше формування зірок у цих регіонах. Окрема увага — впливу ультрафіолетового випромінювання молодих зірок на хімію навколозоряних дисків, з яких у майбутньому можуть утворитися планети.

Також дослідники сподіваються краще зрозуміти, як саме газ і пил акретують (осідають) на десятки протозірок, розкиданих по цій ділянці неба.