Vědci objevili klíčovou roli difuzního plynu při vzniku nejhmotnějších hvězd

Vědci z japonské Kyushu University přišli s poznatkem, který může změnit dosavadní představy o tom, jak vznikají nejhmotnější hvězdy ve vesmíru. Podle jejich nového výzkumu hraje difuzní plyn obklopující husté filamenty v mezihvězdném prostoru mnohem větší roli při formování hvězd, než se dosud předpokládalo.

Tým se zaměřil na systém označovaný jako Monoceros R2, konkrétně na strukturu typu hub-filament, kde centrální zhuštěná oblast (hub) je propojena s několika vlákny hustšího plynu táhnoucími se do okolního prostoru. Právě tyto huby jsou místy, kde často vznikají masivní hvězdy, tedy tělesa mnohonásobně hmotnější než Slunce, jejichž vznik dodnes není zcela pochopen.

Výzkumníci sledovali pohyb plynu v celém systému a zjistili, že kromě hustých filamentů, které se do centrální oblasti sbíhají a dodávají jí materiál, existuje také rozsáhlejší, řidší plyn v okolí. Tento nízkohustotní plyn podle nových dat nezůstává pasivní, ale přímo přitéká do centrálního hubu a zároveň doplňuje okolní husté filamenty, čímž nepřímo přispívá k jejich růstu a následně i k růstu samotného hubu.

Dosavadní modely tvorby hvězd se soustředily především na husté filamenty jako hlavní zdroj materiálu pro rostoucí protohvězdy. Difuzní plyn byl často považován za okrajový jev nebo pozůstatek po formování hustších struktur, nikoli za aktivní přispěvatel k procesu. Nová pozorování z Monoceros R2 ale ukazují, že tento předpoklad může být zavádějící.

Podle autorů studie by opomenutí difuzního plynu při výpočtech mohlo vést k výraznému podcenění celkového množství materiálu, který je v daném systému dostupný pro tvorbu hvězd. To má zásadní důsledky zejména pro pochopení vzniku masivních hvězd, které potřebují k formování mnohem více hmoty než hvězdy podobné Slunci, a jejichž vznik proto vyžaduje efektivní a rozsáhlé zásobování materiálem z okolí.

Systém Monoceros R2 slouží jako vhodný modelový příklad, protože v něm lze poměrně dobře odlišit jednotlivé složky plynu podle jejich hustoty a sledovat jejich vzájemné pohyby. Díky tomu mohli vědci zmapovat, jakým směrem se plyn v systému pohybuje a jak se jednotlivé komponenty na sebe váží.

Výsledky výzkumu naznačují, že proces tvorby hvězd v hub-filament strukturách je komplexnější, než se dosud myslelo, a že difuzní plyn není jen vedlejším produktem, ale aktivní součástí koloběhu materiálu. Tok hmoty tak neprobíhá pouze podél hustých vláken směrem do centra, ale zahrnuje i širší okolní prostředí, které se do procesu zapojuje méně přímočarým způsobem.

Tento poznatek může mít dopad na budoucí modely a simulace vzniku hvězd, které by podle vědců z Kyushu University měly do budoucna zahrnovat i vliv řidšího, difuzního plynu, pokud mají přesněji odpovídat pozorovaným realitám ve vesmíru. Přesnější odhad dostupného materiálu je klíčový zejména pro pochopení toho, proč a kde vznikají nejmasivnější hvězdy, které následně výrazně ovlivňují vývoj celých galaxií prostřednictvím svého záření, hvězdného větru i následných výbuchů supernov.

Výzkumníci plánují v dalších fázích práce rozšířit pozorování i na další podobné hub-filament systémy, aby ověřili, zda je role difuzního plynu, kterou zaznamenali u Monoceros R2, univerzálním jevem, nebo zda se jedná o specifickou vlastnost tohoto konkrétního regionu. Potvrzení obecné platnosti zjištění by mohlo vést k přehodnocení řady dosavadních odhadů týkajících se množství hvězdotvorného materiálu v různých oblastech naší i vzdálenějších galaxií.

Studie tak přináší další díl do skládačky vysvětlující jeden z nejsložitějších problémů astrofyziky, totiž jak z rozptýleného mezihvězdného plynu vznikají obří hvězdy, jejichž existence zásadně formuje chemické a fyzikální podmínky ve vesmíru.