Где рождаются звёзды: молекулярные облака и звёздные колыбели

Звёзды рождаются в холодных и плотных облаках межзвёздного газа и пыли — молекулярных облаках. Облако сжимается под собственной тяжестью, в центре сгустка загорается термоядерный синтез водорода — так около 4,6 млрд лет назад появилось и Солнце. Здесь — о том, как и где это происходит в Галактике и что до сих пор остаётся загадкой.

Звёзды рождаются и сейчас

Рождение звёзд — не далёкое прошлое: оно идёт прямо сейчас. Самые яркие горячие звёзды живут всего миллионы лет, то есть возникли совсем недавно, и они часто находятся рядом с облаками газа, из которых родились, как в туманности Ориона. Поэтому сырьём для новых звёзд служит вещество межзвёздной среды («Межзвёздная среда»), а вопрос о начале звездообразования — это вопрос о том, откуда берутся плотные холодные облака.

Молекулярные облака

Молекулярные облака состоят в основном из молекулярного водорода H₂ с примесью гелия, других молекул и пыли. Их температура — всего 10–20 К. Гигантские молекулярные облака содержат от десятков тысяч до миллионов масс Солнца и тянутся на десятки и сотни световых лет. Пыль делает их непрозрачными в видимом свете, поэтому звёздные колыбели изучают в инфракрасном диапазоне и в радиодиапазоне — например, по излучению молекулы угарного газа CO. Из вещества таких облаков звёзды и получают свой химический состав. Карта излучения CO вдоль Галактики показывает, что такие облака сосредоточены в плоскости диска и в спиральных рукавах.

Почему облако не сжимается сразу

Холодное плотное облако не превращается в звёзды разом. Если бы газ падал свободно, за миллионы лет он целиком собрался бы в звёзды, а их в Галактике рождалось бы в десятки раз больше, чем мы видим. На деле за время свободного падения в звёзды уходит лишь около одного процента газа. Облако удерживают три силы: давление газа, турбулентность — беспорядочные течения вещества — и магнитное поле. Какая из них главнее, астрономы спорят не одно десятилетие. Сегодня чаще всего считают, что важны два последних фактора: турбулентность создаёт в облаке волокна и сгустки, где тяжесть уже побеждает, а магнитное поле замедляет сжатие облака в целом.

Облако сжимается, когда собственная гравитация пересиливает давление газа, турбулентность и магнитное поле. Толчком может стать столкновение облаков, ударная волна от взрыва сверхновой или давление излучения соседних горячих звёзд. Возможно, так началось и Солнце: в древнейших метеоритах есть следы короткоживущих изотопов, которые могла принести близкая сверхновая. Карл Саган считал это не совпадением, а указанием на то, что взрыв и подтолкнул наше облако к сжатию. Сжимаясь, облако дробится на отдельные сгустки, поэтому звёзды обычно рождаются не поодиночке, а группами — в скоплениях.

От ядра к протозвезде

В самых плотных сгустках — ядрах — температура падает до нескольких кельвинов, а плотность растёт в тысячи раз. Сначала ядро прозрачно для собственного излучения и при сжатии почти не греется: тепло уходит наружу. Затем центр становится непрозрачным и начинает нагреваться — рождается протозвезда.

Сгусток становится протозвездой, окружённой оболочкой газа и пыли. Вещество падает на неё через вращающийся диск, а часть уносится вдоль оси вращения узкими струями — джетами. Там, где джеты врезаются в окружающий газ, светятся объекты Хербига — Аро. Когда в ядре становится достаточно горячо для превращения водорода в гелий, протозвезда становится настоящей звездой. У звезды вроде Солнца путь от сжатия до устойчивого горения водорода занимает несколько десятков миллионов лет, у массивных звёзд он гораздо короче. Из остатков диска вокруг молодой звезды рождаются планеты.

Массивные звёзды рождаются труднее

Звёзды вроде Солнца собираются сравнительно спокойно. Со звёздами в десятки масс Солнца сложнее. Такая звезда светит так мощно, что давление её излучения, по расчётам для сферического падения вещества, должно остановить поток газа ещё до того, как звезда наберёт вес. Но они существуют, значит, выход есть: газ может поступать через диск, а излучение и струи уходят в стороны по другим направлениям, и к тому же массивные звёзды часто растут в плотных скоплениях. Радиотелескоп ALMA нашёл вращающиеся диски вокруг нескольких массивных протозвёзд, но полной картины пока нет — это одна из главных задач современной астрономии.

Самые лёгкие звёзды весят около 8% массы Солнца. Ещё более лёгкие тела — коричневые карлики — рождаются так же, но водород в них не горит. В сентябре 2026 года сообщили, что телескоп «Джеймс Уэбб» нашёл в области звездообразования IC 348 коричневые карлики всего в две массы Юпитера.

Как это изучают

Пыль закрывает звёздные колыбели от взгляда в видимом свете, поэтому их изучают в инфракрасном, субмиллиметровом и радиодиапазонах. Космический телескоп «Гершель» показал, что облака пронизаны нитевидными волокнами, внутри которых и возникают плотные ядра; ALMA разглядела диски и струи вокруг протозвёзд; «Джеймс Уэбб» видит сквозь пыль самих новорождённых звёзд. Детали процесса — например, как именно рождаются самые массивные звёзды — остаются предметом исследований («Телескоп Уэбба», ALMA).

Где увидеть звёздные колыбели

Туманность Ориона (M42) — ближайшая крупная область звездообразования, около 1300 световых лет. Зимой её видно даже невооружённым глазом как размытую звёздочку в «мече» Ориона.
«Столпы творения» в туманности Орёл (M16) — колонны холодного газа, которые испаряет излучение молодых звёзд; знамениты по снимкам «Хаббла» (1995) и «Уэбба» (2022).
Область IC 348 в Персее — молодое скопление в 1000 световых годах.

По оценкам, в нашей Галактике сейчас образуется порядка двух масс Солнца новых звёзд в год — немного по сравнению с ранней Вселенной, где звездообразование было куда бурнее.

Ещё один пример — туманность Лебедь, или Омега (M17), в созвездии Стрельца, примерно в 5500 световых годах от Земли. В ней находится очень молодое звёздное скопление, часть которого скрывают газ и пыль. Ультрафиолет молодых массивных звёзд заставляет окружающий газ светиться, а их излучение разрушает плотные облака, где продолжают рождаться звёзды. Под тёмным небом M17 можно разглядеть в бинокль. Название «Лебедь» описывает очертания туманности; к созвездию Лебедя она не относится.

Как рождаются звёзды