JWST ujawnia formowanie gwiazd w W51A

Nowe odkrycia JWST w dziedzinie powstawania gwiazd w W51A

Kosmoskop Jamesa Webba (JWST) dzięki kamerom NIRCam i MIRI przebił się przez gęste chmury gazu i pyłu w regionie W51A — kluczowym obszarze formowania gwiazd w kompleksie Westerhout 51 (W51), położonym 17 000 lat świetlnych od Ziemi. Kompozytowe obrazy w filtrach F360M, F410M i F560W ujawniły struktury niedostępne naziemnym teleskopom optycznym i bliskiej podczerwieni. Zespół Tae Hwa Yu z Uniwersytetu Florydy zidentyfikował młode masywne gwiazdy, strumienie protogwiazdowe i pyłowe filamenty, uzupełniając dane ALMA.

Całkowita masa gwiazd w W51A szacowana jest na 10 000 mas Słońca. JWST zarejestrował akreujące protogwiazdy o wieku do 1 mln lat, w tym wcześniej ukryte obszary H II i przedprotogwiazdowe obiekty (PPO).

Szczegóły struktur formowania gwiazd w W51A

W centrum obserwacji znalazły się masywne protoaglomeracje W51-E i W51-IRS2. NIRCam i MIRI pokazały:

• Pyłowe filamenty wokół W51-E, tworzące potencjalne żłobki gwiazdowe.
• Protoaglomerację W51-IRS2 z kometopodobnymi pyłowymi globulami, ewoluującymi pod wpływem promieniowania sąsiednich gwiazd.
• Pustki wydrążone przez nowo narodzone gwiazdy w swoim otoczeniu.
• Strumienie od obiektów młodogwiazdowych (YSO), wskazujące na aktywną akrecję.

Porównanie z danymi ALMA (1,3 mm) ujawniło nakładki: tylko część PPO jest widoczna w obu zakresach. JWST ujawnił detale w mniej gęstych strefach, gdzie ALMA rejestruje kompaktowe źródła.

![Ogólny widok W51A w kompozytowym obrazie NIRCam i MIRI]

Zespół zidentyfikował nowe obszary H II (W51b1, W51b2, W51e7, W51c1 i inne), a także struktury powłok i pasm na krawędziach chmur. To potwierdza obecność gorących jąder z mazerowym promieniowaniem od cząsteczek OH, CH₃OH, SiO, NH₃ i CS — markerów gęstych molekularnych chmur.

Porównanie obserwacji JWST i ALMA

Dane JWST w filtrach F162M, F210M, F480M nałożone na obrazy ALMA pokazały położenie układów wielogwiazdowych w protoaglomeracjach. Górny panel przedstawia ogólną mapę PPO, dolne — powiększone fragmenty W51-E i W51-IRS2.

Kluczowe różnice:

• JWST penetruje średnie gęstości, ujawniając zjonizowany gaz i ciepły pył.
• ALMA wykrywa >200 PPO w najgęstszych jądrach.
• Wspólna analiza precyzuje etapy: od przedprotogwiazd po akreujące masywne gwiazdy.

To pozwala modelować wyzwalacze formowania gwiazd i wpływ masywnych gwiazd na sąsiednie chmury poprzez promieniowanie i strumienie.

Etapy i mechanizmy formowania masywnych gwiazd

Proces formowania gwiazd w W51A obejmuje wszystkie stadia:

• Kondensacja chmur gazowo-pyłowych w gorące jądra (młode obiekty gwiazdowe, YSO).
• Akrecja materii z wyrzutem strumieni protogwiazdowych.
• Uruchomienie syntezy termojądrowej H w He — narodziny gwiazdy.

Masywne gwiazdy (przewidywana masa >8 M☉) niszczą otoczenie: promieniowanie jonizuje obszary H II, rozrywa chmury, ograniczając akrecję sąsiednich protogwiazd. JWST zarejestrował węzły promieniowania zjonizowanego Fe i H, potwierdzające aktywność strumieniową.

Aktywność chemiczna w jądrach (mazery) wskazuje na wczesne fazy. Odkryto struktury ewoluujące pod wpływem sprzężenia zwrotnego od masywnych gwiazd: pęcherze, filamenty, globule.

Co najważniejsze

• JWST ujawnił ukryte masywne protogwiazdy w W51A, niedostępne wcześniej instrumentom.
• Wspólne dane z ALMA (>200 PPO) precyzują etapy formowania układów wielogwiazdowych.
• Odkryto nowe obszary H II i strumienie protogwiazdowe, wpływające na otoczenie.
• Mazerowe promieniowanie (OH, CH₃OH i inne) oznacza gęste żłobki dla przyszłych gwiazd.
• Masa regionu ~10 000 M☉ podkreśla rolę W51 jako laboratorium masywnego powstawania gwiazd.

— Editorial Team