Астрономы впервые увидели, как будущая звезда теряет магнитную защиту

В центре внимания ученых оказалось дозвездное ядро L1544 — плотный и очень холодный газопылевой сгусток, в котором уже сложились условия для появления нового светила. Объект находится примерно в 554 световых годах от Земли и особенно интересен тем, что позволяет увидеть раннюю стадию звездообразования — до того, как в облаке возникнет молодая звезда и начнет менять окружающее пространство своим излучением и потоками вещества.

Как гравитация побеждает магнитное поле

Главная проблема для астрономов — понять, как именно вещество начинает падать к центру облака. Гравитация стремится сжать его, но этому препятствуют тепловое давление, турбулентность и магнитное поле. Если бы газ был полностью связан с магнитным полем, оно долго удерживало бы вещество от сжатия. Однако нейтральные атомы и молекулы при определенных условиях могут постепенно отделяться от магнитного поля и быстрее двигаться к центру. Этот процесс называют амбиполярной диффузией, и его считают одним из главных механизмов, запускающих рождение звезд. Правда, проверить гипотезу было непросто: ожидаемая разница в движении заряженного и нейтрального газа настолько мала, что ее почти невозможно заметить. Кроме того, необходимо сравнивать молекулы, возникающие в одной и той же части облака — иначе различия в скоростях можно объяснить наблюдениями разных участков.

Первое прямое свидетельство

Авторы новой научной работы использовали две молекулы, характерные для самых холодных и плотных областей газопылевых облаков: заряженную молекулу N₂D⁺ и молекулу дейтерированного аммиака NH₂D. Скорость газа измерили по излучению молекул с помощью 30-метрового радиотелескопа IRAM в Испании, а затем сравнили результаты. Выяснилось, что нейтральный газ движется несколько быстрее заряженного. Средняя разница скоростей составила примерно 0,05 километра в секунду — что соответствует значениям, предсказанным моделями амбиполярной диффузии. Таким образом, L1544 может стать первым свидетельством того, что нейтральное вещество действительно «проскальзывает» сквозь магнитное поле.

Сравнив результаты с компьютерными моделями, ученые предположили, что этот эффект возникает по мере роста пылевых частиц в ядре. Поскольку свойства газа меняются, а его связь с магнитным полем ослабевает, вещество быстрее стекает к центру будущей звезды. При этом не исключены и другие объяснения. Например, обе молекулы могут прослеживать немного разные участки облака, а на результаты измерений способна влиять его сложная форма.

Проверить выводы авторов исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, помогут дальнейшие наблюдения. Если гипотеза подтвердится, астрономы получат важнейший ключ к пониманию того, как во Вселенной рождаются новые звезды.