Astronómovia skúmali v štyroch blízkych galaxiách tisíce mladých hviezdokôp v rôznych štádiách vývoja. Použili na to ďalekohľady JWST (Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba) a HST. Z pozorovaní vyplýva, že rýchlejšie sa z medzihviezdnych oblakov vynárajú hmotnejšie hviezdokopy a zalievajú galaxiu ultrafialovým svetlom. Tieto nové poznatky nám umožnia lepšie pochopiť tvorbu hviezd v galaxiách, ako aj to, kde a ako môžu vznikať planéty.

Astronómovia už dávno vedia, že pochopenie vzniku hviezdokôp je kľúčom k odhaleniu ďalších tajomstiev galaktického vývoja. Hviezdy vznikajú v hviezdokopách, keď sa oblaky medzihviezdneho plynu zmršťujú vplyvom gravitácie. Ako sa v kolabujúcom oblaku rodí stále viac a viac hviezd, výbuchy supernov a silné hviezdne vetry a ultrafialové žiarenie nakoniec oblak rozptýlia a tvorba hviezd sa ukončí skôr, ako sa spotrebuje všetok plyn. Keď oblak plynu, z ktorého sa zrodila hviezdokopa, zmizne, jej svetlo môže dopadať aj na iné oblasti tvorby hviezd v galaxii. Tento proces sa nazýva hviezdna spätná väzba a znamená, že väčšina plynu sa na tvorbu hviezd nikdy nevyužije. Skúmanie vývoja hviezdokôp nám pomôže lepšie porozumieť vzniku hviezd v galaktickom meradle.

Štúdie najbližších oblastí tvorby hviezd v našej Galaxii a satelitných trpasličích galaxiách, nám umožňujú pozorovať hviezdokopy do najmenších detailov. Vzhľadom na našu polohu v disku Galaxie je jasné, že vidíme len niekoľko takýchto oblastí. Lepšie je to pri blízkych galaxiách, kde ich môžeme skúmať tisíce a charakterizovať celé populácie hviezdokôp v mnohých štádiách evolúcie. Pozorovať ich môžeme vďaka vesmírnym ďalekohľadom, predovšetkým HST.

Nepretržitý vývoj infračervenej astronómie nám umožnil nahliadnuť poza plyno-prachové opony, ktoré stále ukrývajú najmladšie hviezdokopy a dozvedieť sa o raných štádiách ich vývoja. Niektoré záhady však stále ostávajú, ako napríklad: čo určuje ako dlho bude trvať, kým sa rozptýli rodný mrak hviezdokopy a začne vyžarovať ultrafialové svetlo do galaxie?

Spoločné pozorovania ďalekohľadmi HST a JWST nám teraz poskytli širokospektrálny pohľad na tisíce mladých hviezdokôp. Medzinárodný tím astronómov skúmal snímky štyroch blízkych galaxií – Messier 51, Messier 83, NGC 4449 a NGC 628 – a v rámci pozorovacieho programu FEAST sa pokúšal túto záhadu vyriešiť. Ich výsledky publikované v Nature Astronomy ukazujú, že najrýchlejšie rozfukujú svoju plynnú pôrodnicu a začínajú osvetľovať svoju galaxiu tie najhmotnejšie hviezdokopy.

Tím identifikoval v štyroch galaxiách takmer 9 000 hviezdokôp v rôznych vývojových štádiách: mladé hviezdokopy, ktoré sa práve začínajú vynárať zo svojich rodných oblakov plynu a prachu; hviezdokopy, ktoré už čiastočne tento oblak rozptýlili (obe zo snímok JWST) a úplne obnažené hviezdokopy (viditeľné na snímkach HST). Vďaka schopnosti JWST nahliadnuť do medzihviezdnych oblakov, môžme z ich spektra odhadnúť hmotnosť a vek každej hviezdokopy. Najhmotnejšie hviezdokopy sa úplne vynorili a rozptýlili oblaky plynu po približne piatich miliónoch rokov, zatiaľ čo menej hmotné hviezdokopy sa vynorili zo svojich škôlok, keď mali sedem až osem miliónov rokov.

Odpoveď na otázku, ktoré hviezdokopy rozfukujú svoje rodiace sa oblaky najrýchlejšie, posúva naše chápanie formovania galaxií. "Simulácie vzniku hviezd spolu so spätnou väzbou majú problémy s reprodukovaním tvorby hviezdokôp a ich vynáraním sa z rodných oblakov. Tieto nové pozorovania nám dávajú nové dôležité hraničné podmienky tohto procesu," vysvetlila Angela Adamo zo Štokholmskej univerzity a Centra Oskara Kleina vo Švédsku, vedúca autorka štúdie a PI programu FEAST.

Hmotné hviezdokopy s množstvom horúcich hviezd prirodzene vyžarujú väčšinu ultrafialového svetla galaxií, ale ukazuje sa, že majú náskok aj pri vytváraní hviezdnej spätnej väzby u menej hmotných hviezdokôp. Znalosti o tom, kde a kedy je táto hviezdna spätná väzba počas života galaxie najsilnejšia, umožňujú astronómom lepšie predpovedať, ako sa plynné oblaky v rámci galaxie zoskupujú a ako sa hviezdy a hviezdokopy tvoria.

Tento výskum ovplyvňuje aj naše teórie vzniku planét. Čím rýchlejší je plyn v hviezdokope, tým skôr sú protoplanetárne disky okolo hviezd vystavené drsnému ultrafialovému žiareniu z iných hviezd a tým majú menšiu príležitosť nabaľovať ďalší plyn z hmloviny. To znižuje možnosti kumulácie prachu potrebného k tvorbe planét.

"Táto práca spája výskumníkov simulujúcich formovanie hviezd s tými, ktorí pozorujú a skúmajú formovanie planét," povedal Alex Pedrini, hlavný autor, tiež zo Štokholmskej univerzity a Centra Oskara Kleina vo Švédsku. "Pomocou JWST sa môžeme pozrieť do kolísky hviezdokôp a spojiť tvorbu planét s cyklom tvorby hviezd a hviezdnou spätnou väzbou."