Які сили діють у прихованих від погляду астрономів центрах хмар, де відбувається формування масивних зір? Нові спостереження проливають додаткове світло на роль гравітації та закручених магнітних полів.
Утворити масивну зорю
Зорі великої маси — до 120 сонячних мас — є важливим рушієм еволюції галактик: вони передають енергію в своє довкілля і збагачують галактики важкими елементами, які неможливо утворити в іншому місці. Проте величезні зорі досі оповиті таємницею — насправді астрономи дотепер не до кінця розуміють, як народжуються ці гіганти.
Що ми знаємо? Місця народження масивних зір — це молекулярні хмари, які, коли вони руйнуються під власною вагою, розпадаються на окремі згустки газу. В міру руйнування хмар у центрах згустків утворюються гарячі ядра. Потім навколо цих ядер виникають акреційні диски, які постачають речовину із хмари, що руйнується, на майбутню зорю. Такий процес уможливлює накопиченню маси протозорі (її зростанню) до такої міри, коли в її ядрі спалахує ядерний синтез.
Спостереження показують, що на масштабі відстаней приблизно 2 000 — 20 000 астрономічних одиниць (а. о.) магнітні поля відіграють важливу роль у перенесенні речовини до протозорі, яка перебуває на етапі зростання. Але на менших просторових масштабах виконувати спостереження досі складно, тому астрономи все ще не знають, що відбувається в глибині згустка (в масштабі ~ 1000 а. о.), на межі між молекулярним ядром та його акреційним диском. Чи зберігають магнітні поля свій вплив на цих невеликих масштабах? Чи домінує гравітація, врешті-решт, стиснувши весь газ до центра згустка?
Це інфрачервоне зображення в довільних кольорах отримано за допомогою телескопа NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer, Ширококутний інфрачервоний оглядовий дослідник). На ньому видно молоді, масивні зорі (рожеві об’єкти поблизу центра зображення), що формуються в газопиловому комплексі Ро Змієносця (Rho Ophiuchi). Фото з сайту https://aasnova.org.
Вдивляючись у пил
У новому дослідженні під керівництвом Патрісіо Сангуеса (Patricio Sanhueza) з Національної астрономічної обсерваторії Японії група науковців знайшла відповідь на ці питання. Завдяки неймовірній роздільній здатності Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) Сангуеса та його співробітники змогли дослідити газ та пил у масштабах ~ 1000 а. о. навколо гарячого молекулярного ядра, що міститься в ділянці утворення зір IRAS 18089–1732.
Спостереження, виконані за допомогою ALMA з високим просторовим розділенням, дали змогу виявити спіральні ознаки в розподілі як пилу, так і газу, в цій найглибшій зоні. Речовина, що падає на протозорю, утворює довкола неї своєрідний вир чи коловорот. Використавши дані, що стосуються поляризації пилу, дослідники виконали моделювання магнітного поля. Це дало змогу підтвердити уявлення про те, що лінії поля слідують за газом, спричиняючи утворення конфігурації, яка має тороїдальний компонент в екваторіальній площині довкола протозорі.
Спостереження, виконані за допомогою ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), дали змогу виявити пил (кольорова гама та контури) і встановити вектори магнітного поля в центрі гарячого молекулярного ядра IRAS 18089–1732. Фото з сайту https://aasnova.org.
Гравітація домінує!
Що все це говорить про фізичні процеси, які відбуваються у внутрішній зоні (1000 а. о.) навколо молодої зорі? На підставі аналізу енергетичного балансу системи, Сангуеса з співробітниками показали: сила тяжіння переважає інші процеси, що діють в цій ділянці простору. Йдеться про турбулентність, обертання та магнітне поле. Їхня роль у спробі протидіяти гравітаційному стисненню IRAS 18089–1732 приблизно однакова.
Хоча вплив магнітних полів на більших масштабах суттєвий, вони відходять на другий план у цьому найближчому до протозорі регіоні, де гравітація є найважливішою. Отже, в гарячих згустках молекулярних хмар, що руйнуються, навіть магнітні коловороти врешті-решт поступаються гравітації і не заважають формуванню нової зорі.
За інф. з сайту https://aasnova.org
