Космический телескоп Джеймс Уэбб случайно наткнулся на невероятное зрелище: мощнейший выброс газа, бьющий из огромной молодой звезды прямо в сердце туманности. Этот поток раскаленной плазмы растянулся в пространстве на восемь световых лет. Чтобы вы представили себе этот масштаб: это вдвое больше расстояния от нашего Солнца до ближайших к нам звезд — системы Альфа Центавра. Астрономы говорят, что подобные выбросы у таких массивных звезд — большая редкость.

Представьте себе световой меч джедая из «Звездных войн», только с двумя лезвиями, который рассекает космос на скорости в сотни тысяч километров час. Именно так сейчас выглядит окрестность туманности Шарплесс 2-284. В центре этого буйства находится протозвезда, которая весит как десять наших Солнц. До нее пятнадцать тысяч световых лет — это почти на задворках нашей галактики.

Ученые вообще не планировали ничего подобного искать. Ведущий автор исследования Ю Ченг из Национальной астрономической обсерватории Японии признался:

Мы понятия не имели, что там прячется звезда с таким гигантским выбросом. Подобные фонтаны молекулярного водорода рядом с массивными светилами — большая редкость в Млечном Пути.

По сути, то, что увидел Уэбб — это своеобразные «звездные именины». Когда новая звезда только рождается, часть газа и пыли, падающих на нее, не попадает внутрь, а выбрасывается наружу вдоль оси вращения. Скорее всего, в этом процессе замешаны магнитные поля. Так звезда заявляет о своем появлении всей Вселенной.

Раньше астрономы наблюдали сотни таких джетов, но почти все они принадлежали звездам небольшим, вроде нашего Солнца. А тут — настоящий гигант. И такие выбросы очень ценны для науки. По тому, насколько они узкие, мощные и как долго длятся, можно понять, что творится в колыбели молодой звезды и какие у нее самой физические характеристики.

Джонатан Тан, соавтор работы из Вирджинского университета, вспоминает:

Когда мы впервые увидели снимок, поразил порядок и симметрия этой структуры, не говоря уже о ее размерах.

Подробности опубликованы в издании The Astrophysical Journal.

Главный вывод, который напрашивается сам собой: размер джета напрямую зависит от массы звезды. Чем тяжелее младенец, тем грандиознее фонтан, который он выпускает.

Благодаря невероятной четкости Уэбба в инфракрасном диапазоне видно, как струя врезается в межзвездную пыль и газ. От этого вокруг образуются завихрения, узелки и цепочки, похожие на бантики. Самые дальние концы этого потока, направленные в противоположные стороны, хранят в себе историю роста звезды. То, что мы видим на кончиках, вылетело из звезды еще сто тысяч лет назад, а то, что ближе к центру — выброшено совсем недавно.

Это открытие особенно интересно тем, где именно оно произошло. Туманность находится на окраине галактики, почти в два раза дальше от центра, чем наше Солнце. В этом звездном «захолустье» до сих пор формируется еще несколько сотен звезд. Из-за удаленности от центра в этом регионе очень мало тяжелых элементов — все, что тяжелее водорода и гелия. Астрономы называют это низкой металличностью. В центре галактики таких элементов накопилось много, потому что там давно кипит жизнь: звезды рождаются, взрываются сверхновыми и разбрасывают тяжелые элементы. А здесь, на периферии, среда почти первозданная, похожая на ту, что была в молодой Вселенной.

Ю Ченг объясняет, что массивные звезды сильно влияют на то, как развиваются галактики. Найдя такую звезду в условиях низкой металличности, ученые получили уникальную лабораторию. Теперь можно изучать процессы, которые происходили в космосе миллиарды лет назад, не выходя из нашей галактики.

Уэбб показал нам не просто красивую картинку, а настоящий свиток с историей звездного роста. Струи, вылетающие из полюсов, — это следы гравитационной энергии, которая высвобождается по мере того, как звезда набирает массу.

Джонатан Тан поясняет, что новые данные Уэбба подтверждают теорию так называемой аккреции ядра. Это когда звезда растет относительно спокойно, поглощая вещество из стабильного диска, который крутится вокруг нее.

Как только мы нашли массивную звезду, запускающую эти джеты, мы поняли, что можем проверить наши модели звездообразования, — говорит Тан. — Мы разработали новые теоретические модели, подогнали их под данные, и они сказали нам, что в центре сидит звезда массой около десяти Солнц. Она все еще растет и продолжает питать этот выброс.

Больше тридцати лет астрономы спорили, как именно рождаются тяжелые звезды. Некоторые считали, что это хаотичный процесс, который называется конкурентной аккрецией. По этой теории, вещество падает на звезду со всех сторон беспорядочно, из-за чего диск постоянно меняет свое положение. А раз диск меняет наклон, то и джеты должны бить то в одну сторону, то в другую, извиваясь, как змеи.

Но Уэбб показал обратное. Выбросы с противоположных сторон звезды направлены строго в противоположные стороны, почти под углом 180 градусов. Это значит, что диск все время был стабилен и не вихлял из стороны в сторону. А это прямое доказательство правоты теории аккреции ядра.

Если в этом захолустье Млечного Пути нашлась одна массивная звезда с таким выбросом, значит, там могут быть и другие. Просто они, возможно, еще не доросли до стадии, когда начинают палить из своих «пушек». Данные с чилийского телескопа ALMA, которые тоже использовались в работе, уже нашли там еще одно плотное звездное ядро, которое, вероятно, находится на самой ранней стадии формирования.

Для науки эта находка — как машина времени. Наблюдая за звездой в условиях низкой металличности на задворках галактики, ученые могут сверять свои теории о том, как вообще формировались первые звезды во Вселенной, когда тяжелых элементов еще почти не было. Это позволяет отсеять неверные гипотезы. Например, данные Уэбба поставили жирный крест на хаотичной модели конкурентной аккреции для таких объектов и подтвердили более спокойную модель аккреции ядра. Значит, мы стали чуть лучше понимать фундаментальные законы мироздания.

Если же говорить о чем-то  более приземленном, то изучение того, как звезды разбрасывают вещество, помогает понять, как тяжелые элементы (углерод, кислород) разносятся по галактике и попадают в газопылевые облака, из которых потом рождаются новые планетные системы. В том числе и такие, где когда-нибудь  появится жизнь. Мы — тоже продукт таких вот древних звездных выбросов.

При всей красоте открытия, делать далеко идущие выводы о природе звездообразования на периферии галактики на основе всего одного примера пока преждевременно. Мы нашли один идеально симметричный джет у одной массивной звезды. Но чтобы утверждать, что все массивные звезды на окраинах галактик рождаются именно так, а не иначе, нужна статистика. Возможно, этот объект — просто исключение, а хаотичная модель все же работает в других случаях. Уэбб дал нам наводку, но для полноты картины нужно найти и изучить еще десяток подобных звезд в аналогичных условиях.

Ранее ученые выяснили, как космические столкновения влияли на эволюцию планет.