Астрофизическая модель помогла больше узнать о ГМО — гигантских молекулярных облаках

Ученые построили модель Внегалактического фонового излучения — излучения от звезд и пыли, испущенное за все время эволюции Вселенной. Это помогло понять, сколько живут и как выглядят гигантские молекулярные облака (ГМО), в которых рождаются молодые звезды. Статья с результатами работы опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследования выполнены при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ).

Если направить телескоп на самый темный участок неба, он все равно будет регистрировать излучение. Самое известное излучение такого рода существует в микроволновом диапазоне и называется реликтовым. Оно было испущено, когда возраст Вселенной достигал всего лишь 400 тысяч лет. Однако в ультрафиолетовом оптическом и инфракрасном диапазонах присутствует излучение, которое образуется совершенно иначе. Это Внегалактическое фоновое излучение, суммарное излучение всех звезд и космической пыли, испущенное за все время эволюции Вселенной.

«Зарегистрировать фоновое излучение экспериментально очень трудно, поскольку нужно учитывать множество параметров, в том числе скорость звездообразования и количество пыли. Начиная с 90-х годов стало понятно, что основная доля ультрафиолетового излучения производится звездами, а инфракрасное излучение и молодые звезды рождаются в гигантских молекулярных облаках из частичек пыли. Тем не менее оставалось неясным, какие параметры эволюции звезд и ГМО существенны для фонового изучения, а какие — нет. Недавно мы построили модель Внегалактического фонового излучения, позволяющую в режиме реального времени варьировать астрофизические параметры, от которых зависит наблюдаемый спектр излучения», — рассказывает доктор физико-математических наук Григорий Рубцов, научный сотрудник Института ядерных исследований РАН.

В своей работе ученые определили разрешенные области значений каждого из параметров модели. Для этого они выполнили обход пространства параметров методом случайного блуждания, который называют методом Монте-Карло марковских цепей. Его суть заключается в следующем: в каждой точке пространства параметров рассчитывается спектр Внегалактического фонового излучения, далее он сравнивается с описанными выше экспериментальными ограничениями.

Новый метод позволил определить характеристики ГМО. Оказалось, что типичное гигантское молекулярное облако живет около шести миллионов лет, его радиус составляет около шести парсек (около 20 световых лет). Для сравнения: ближайшая к Солнечной системе звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 светового года (40 триллионов километров).

С другой стороны, в нашей Галактике известны и намного более крупные облака, с радиусом порядка 100 парсек. Это видимое противоречие разрешается тем, что с началом звездообразования облако разбивается на более мелкие области так, что в центре каждой из областей находятся молодые звезды. Именно такие области независимо участвуют в формировании фонового излучения, а их размер согласуется с оценкой ученых.

«Из параметров, определяющих эволюцию Вселенной в целом, удалось определить диапазон возможных значений скорости звездообразования. Эта величина показывает, какая масса звезд рождается в единице объема в единицу времени. Слишком высокая скорость звездообразования приводит к противоречию с данными прямых наблюдений фонового излучения, в то время как слишком медленное звездообразование противоречит данным, полученным в результате подсчета излучения отдельных галактик. Кроме того, оказалось, что ни при каких значениях других параметров невозможно воспроизвести результаты наблюдений, если предположить, что звездообразование началось поздно. Это является независимым подтверждением того, что звездообразование началось при красных смещениях, превышающих 4, то есть не позднее, чем через 1,5 миллиарда лет от рождения Вселенной», — уточняет один из соавторов исследования, аспирант Александр Корочкин.

В будущем Внегалактическое фоновое излучение может стать высокоточным инструментом для исследования эволюции звезд и галактик.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.