Учёные впервые запечатлели механизм, запускающий формирование звёзд
Астрономы впервые напрямую зафиксировали амбиполярную диффузию — процесс, который считается одним из ключевых этапов перед «рождением» звезды. Наблюдения показали, как частицы газа начинают разделяться по поведению: нейтральные молекулы постепенно отдаляются под действием гравитации, а заряженные частицы продолжают удерживаться магнитным полем. Этот механизм ослабляет магнитную поддержку газового облака и позволяет ему перейти к формированию молодой звезды.
Открытие сделали учёные из Университета Кюсю в Японии и Института внеземной физики Общества Макса Планка в Германии. Результаты опубликованы в Astronomy & Astrophysics. Исследование посвящено объекту L1544 — плотному холодному ядру в молекулярном облаке Тельца, одной из ближайших к Земле областей звездообразования.
Звёзды, включая Солнце, формируются внутри скоплений газа и пыли, где гравитация постепенно сжимает вещество. Однако этому процессу противодействуют магнитные поля, пронизывающие облако. Если магнитная поддержка остаётся слишком сильной, она может замедлить или даже остановить коллапс, поэтому учёные давно предполагали, что перед формированием звезды магнитное поле должно ослабнуть.
Синие линии показывают линии магнитного поля, которые изгибаются под воздействием гравитационного сжатия ядра. Красные и зелёные точки обозначают ионные и нейтральные молекулы соответственно, а стрелки указывают направление их движения к центру ядра (чем быстрее движутся частицы, тем длиннее стрелки). Источник: Yurika Nakamura and Doris Arzoumanian / Kyushu University, DOI: 10.1051/0004–6361/202658871Наблюдать этот момент напрямую было сложно из-за условий внутри предзвёздных ядер. Температура там настолько низкая, что многие распространённые молекулы замерзают на частицах пыли и становятся недоступны для наблюдений. Поэтому команда использовала 30-метровый радиотелескоп IRAM (Институт радиоастрономии в миллиметровом диапазоне) и выбрала 2 молекулы, которые сохраняются в газовой фазе: ион диазенилия-d1 (N2D+) и нейтральную молекулу пара-монодейтерированного аммиака (para-NH2D).
Эти молекулы находятся в одних и тех же плотных областях облака, но по-разному взаимодействуют с магнитным полем. Заряженные частицы связаны с магнитными линиями, а нейтральные молекулы могут постепенно отделяться от этого движения. Сравнив радиосигналы от 2 типов молекул, учёные обнаружили разницу в их скоростях примерно 0,05 км/с.
Хотя это очень небольшая величина, она стала ключевым признаком амбиполярной диффузии. По мере уплотнения облака оно становится менее проницаемым для излучения, уровень ионизации снижается, а связь между газом и магнитным полем ослабевает. Нейтральные частицы начинают двигаться к центру под действием гравитации, тогда как ионы остаются связанными с магнитным полем.
Продолжение этого процесса постепенно уменьшает влияние магнитного поля. Когда гравитация становится доминирующей силой, ядро начинает сжиматься и формирует протозвезду — раннюю стадию существования звезды.
Учёные планируют проверить результат на других предзвёздных ядрах и провести наблюдения с более высоким разрешением, чтобы точнее изучить движение газа. Полученные данные дают прямое подтверждение одного из этапов, который связывает холодные газовые облака с началом формирования звёздных систем.
© iXBT
