Учёные впервые выявили аномалию в начальной функции массы звёздного скопления

Исследователи впервые в истории астрономии выявили значительное изменение в начальной массовой функции звёздного скопления, что позволило определить ключевые паттерны в формировании звёзд и субзвёздных тел.

По данным нового исследования, число новообразованных звёзд и субзвёздных тел возрастает с уменьшением их массы, вплоть до определённой точки — «точки перелома» на уровне 12 масс Юпитера. При этом базовая нижняя граница масс для объектов, которые возникают в результате фрагментации газовых облаков, может достигать 3 масс Юпитера.

Начальная массовая функция описывает распределение масс объектов в молодом скоплении — от массивных звёзд до коричневых карликов и объектов планетарной массы. Теории звездообразования предсказывают, что с уменьшением массы количество объектов сначала увеличивается, но после определённого предела начинает снижаться. Ранее наблюдать этот феномен не удавалось.

Группа под руководством Мэтью Де Фурио из Техасского университета в Остине сосредоточила своё внимание на скоплении NGC 2024, известном как Туманность «Пламя». Этот регион звездообразования, возраст которого не превышает 1 млн лет, находится на расстоянии 1300 световых лет от Земли и окружён плотными пылевыми облаками. Эти облака сыграли важную роль, экранируя фоновые объекты.

С использованием камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) исследователи выделили 100 слабых точечных источников, относящихся к объектам с малой массой. Из-за трудностей с автоматическим анализом в запылённой среде команда разработала новый алгоритм, исключивший фоновые объекты, пересвеченные источники и те, чья масса превышала изучаемый диапазон. В резултате в окончательную выборку вошли 28 объектов, чьи массы были рассчитаны с использованием эволюционных моделей. Самый маломассивный из них оказался около 3 масс Юпитера.

С помощью байесовской статистики, принимающей во внимание чувствительность NIRCam (способной обнаруживать объекты с массой от 0,5 до 2,0 масс Юпитера в зависимости от запылённости), учёные построили начальную массовую функцию этого скопления. На графике ярко обозначился перелом на отметке 12 масс Юпитера, что стало первым прямым подтверждением теоретического прогноза.

Несмотря на техническую возможность обнаружения тел с массой ниже 3 масс Юпитера, таких объектов в выборке не оказалось, что наводит на мысль о нижнем пределе масс для формирования объектов через фрагментацию турбулентных облаков, который вероятно находится рядом с этим показателем. Ранее предполагалось, что этот диапазон составляет от 1 до 10 масс Юпитера.

Де Фурио и его коллектив планируют продолжить исследование NGC 2024, применяя спектры JWST для уточнения масс объектов и проверки гипотезы о вариативности массовой функции от центра скопления к его периферии. Эти данные помогут глубже понять механизмы, которые формируют «космический демографический профиль» новообразованных звёздных систем.

Источник: iXBT