Астрономи склали нове барвисте зображення туманності Тарантул, об'єднавши дані трьох космічних телескопів NASA — рентгенівської обсерваторії Чандра, інфракрасного Джеймса Вебба і оптичного Габбла. Результат нагадує колаж із кольорових шарів целофану: кожен телескоп додає власний прошарок інформації про одну й ту саму область зореутворення. Але за цією яскравою картинкою стоїть конкретна наукова задача — з'ясувати, чому в туманності набагато менше гарячого газу, ніж передбачали розрахунки.

Тарантул, або 30 Дорадус, розташований у Великій Магеллановій Хмарі — невеликій супутній галактиці Чумацького Шляху на відстані близько 160 тисяч світлових років. Це одна з найяскравіших і найактивніших областей зореутворення в найближчому космічному сусідстві. Тисячі молодих зір занурені у структуру газу і пилу, яка нагадує стільники.

Що показує кожен телескоп

У новому композитному зображенні синій колір відповідає рентгенівським даним Чандри, яка неодноразово спостерігала Тарантул протягом усієї своєї місії. Рентген показує газ, який вітри від поверхні молодих масивних зір розігнали й нагріли до мільйонів градусів ударними хвилями — за принципом, схожим на звукові удари від надзвукових літаків.

Червоний шар — це інфрачервоні дані Джеймса Вебба. Вони показують тисячі молодих зір і смуги холодного пилу — саме той матеріал, з якого згодом можуть народитися нові зорі та планети. Зелений колір — оптичні дані Габбла, які виявляють водневий газ, тепліший за той, що видно Вебба, а також окремі зорі крізь товщу туманності.

У повному зображенні поєднані повні знімки Габбла і Вебба разом із великою ділянкою даних Чандри — усе це нещодавно детально описано в науковій статті в журналі Astrophysical Journal. У деяких місцях синій шар рентгену існує окремо, в інших — накладається на червоний чи зелений шар. У центральній частині всі три набори даних перетинаються, утворюючи повну картину в червоних, оранжевих, жовтих, зелених і синіх тонах.

Куди зникає енергія

Раніше астрономи вже оцінювали, скільки енергії виробляють вітри молодих масивних зір у Тарантулі, і яким має бути її вплив. Значна частина цієї енергії, за розрахунками, мала розігрівати газ до рентгенівських температур. Проте нова стаття показує: рентгенівського газу в туманності виявилося значно менше, ніж передбачали моделі. Це поставило перед дослідниками питання — куди зникла енергія і що саме "приборкало" Тарантул.

Об'єднавши дані Чандри, Габбла, Вебба та архівні спостереження вже вимкненого телескопа Спітцер, команда під керівництвом Дженніфер Родрігес з Університету штату Огайо дійшла висновку, що туманність втрачає енергію одразу кількома шляхами.

По-перше, до половини гарячого газу просочується крізь стінки газопилових оболонок і покидає межі туманності. По-друге, відбувається перемішування холодного газу біля стінок оболонок із частиною гарячого газу, що знижує загальну температуру. По-третє, порівняння з комп'ютерними симуляціями свідчить про роль теплопровідності — прямого фізичного контакту між гарячим і холоднішим газом, унаслідок якого температури поступово вирівнюються, подібно до того, як пательня передає тепло від конфорки. У випадку Тарантула гарячий газ передає тепло, безпосередньо контактуючи з холоднішим газом в оболонках, особливо в найщільніших ділянках. Такий процес не обов'язково передбачає перемішування гарячого й холодного газу між собою.

Чому це важливо

Поєднання цих трьох каналів втрати енергії — витікання, перемішування і теплопровідності — і пояснює, чому Тарантул виявився не таким розігрітим, як передбачали попередні моделі зореутворення. Це важливо не лише для розуміння цієї конкретної туманності: 30 Дорадус часто розглядають як зразок для областей інтенсивного зореутворення в ранньому Всесвіті, коли зорі народжувалися активніше, ніж зараз. Уточнення того, як молоді зорі обмінюються енергією з навколишнім середовищем, допомагає точніше моделювати процеси, що формують структуру галактик на різних етапах їхньої історії.

Дослідження очолила Дженніфер Родрігес з Університету штату Огайо в Колумбусі. Серед співавторів — науковці з Колумбійського університету, Університету штату Сан-Дієго, Інституту космічного телескопа та Центру космічних польотів Годдарда NASA.