Астрономи довго вважали, що потрібні мільйони років, щоб такі зорі, як Сонце, почали формуватися. Хмари здебільшого газоподібного водню зливаються під дією гравітації в дозоряні ядра, досить щільні, щоб стискатися до стану, коли «спалахує» ядерний синтез. Водночас магнітні сили утримують матерію на місці й сповільнюють процес її скупчення. Однак спостереження за допомогою найбільшого в світі радіотелескопа ставлять під сумнів цей тривалий період «вагітності». Дослідники змогли докладно вивчити дозоряне ядро у величезній газовій хмарі — розпліднику сотень зірок — і виявили, що крихітний ембріон майбутньої зорі завдяки слабким магнітним полям може формуватися в 10 разів швидше, ніж досі вважали астрономи.
«Якщо буде доведено, що таке має місце в інших газових хмарах, це буде революційним для науковців, які вивчають процеси зореутворення», — сказала Паола Каселлі (Paola Caselli) з Інституту позаземної фізики Макса Планка, яка не брала участі в дослідженні.
Вивчення народження зір і «перетягування канату» між гравітацією та магнітними силами — складне завдання, бо магнітні поля у міжзоряному просторі можуть бути в 100 000 разів слабкішими, ніж магнітне поле Землі. Єдиний прямий спосіб їх виявлення заснований на явищі, яке називають ефектом Зеемана. Магнітні поля спричиняють розщеплення спектральних ліній і воно залежить від сили поля. Спектральні лінії — це яскраві або темні смужки в спектрах, що виникають внаслідок випромінювання чи поглинання атомами або молекулами в цілком певних довжинах хвиль. Для газових хмар зеемановське розщеплення відбувається в радіодіапазоні електромагнітного спектра, тому для його реєстрації потрібні радіотелескопи. Антена телескопа має бути великою, щоб можна було докладно вивчати невелику ділянку простору і виявити такий тонкий ефект.
Раніше дослідники використовували радіотелескоп Аресібо в Пуерто-Рико, який розвалився в 2020 році, для вивчення відносно ізольованого зоряного зародка Lynds 1544 в молекулярній хмарі у сузір’ї Тельця. Цей об’єкт міститься на відстані всього 450 світлових років від Землі. Астрономи виміряли магнітні поля в тонких шарах газу далеко від ядра, де магнітні сили домінували над силою тяжіння. Вони також проаналізували сильніші поля всередині ядра, де гравітація все ж домінувала, оскільки ядро в 10 000 разів щільніше зовнішнього шару, сказав Річард Кратчер (Richard Crutcher), радіоастроном з Іллінойського університету в Урбана-Шампейн.
Чого не вистачало, так це дослідження проміжної зони між ядром і зовнішнім шаром. Тепер це вдалося зробити завдяки новому індикатору ефекту Зеемана — конкретної лінії поглинання водню. Її виявили за допомогою радіотелескопа з 500-метровою сферичною антеною (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST), що збудований у природній улоговині на південному заході Китаю.
У статті, опублікованій в журналі Nature, дослідники повідомляють про напруженість магнітного поля 4 мікрогаусси — не сильніше, ніж у зовнішньому шарі. «Якщо зважати на стандартну теорію, магнітне поле має бути набагато сильнішим, щоб протистояти 100-кратному збільшенню щільності хмар. Цього не сталося», — зауважив Ді Лі (Di Li), головний науковець FAST, який очолював дослідження.
«У статті головно йдеться про те, що гравітація перемагає в хмарі: саме там починають формуватися зорі, а не в щільному ядрі», — додає Каселлі. «Це дуже смілива заява».
Відкриття означає, що газова хмара може еволюціонувати в зоряний ембріон в 10 разів швидше, ніж вважалося раніше, зазначив провідний автор дослідження Тао-Чунґ Чінґ (Tao-Chung Ching) з Національної астрономічної обсерваторії Китайської академії наук.
Лі каже, що він хоче вивчити інші молекулярні хмари, щоб побачити, чи притаманні для них умови Lynds 1544. Це можна зробити за допомогою FAST або радіотелескопів, таких як Very Large Array (Дуже велика антена) у Нью-Мексико, або майбутня Антена площею квадратний кілометр (Square Kilometre Array) у Південній Африці та Австралії.
Використовуючи індикатор ефекту Зеемана, виявлений FAST, астрономи можуть навіть виміряти напруженість магнітного поля в акреційних дисках газу та пилу навколо новонароджених зір. Це дало б науковцям можливість краще зрозуміти початкові умови формування планет, сказав Патрік Геннебель (Patrick Hennebelle), астрофізик-теоретик з Французької комісії з альтернативної енергії та атомної енергії.
З моменту відкриття в 2016 році FAST був основною силою у пошуку зір, що швидко обертаються і стискаються (колапсують), відомих як пульсари. Новий результат показує, як його «гострий зір» і відмінна чутливість «мають привести до серйозних успіхів у всіх розділах радіоастрономії, зокрема й у питанні утворення зір», зазначив Річард Кратчер.
У квітні 2021 року FAST офіційно став доступним для астрономів з-за меж Китаю. Лі каже, що FAST отримав заявки з 16 країн, і що тепер приблизно від 10% до 15% спостережного часу телескопа виділено для іноземних користувачів.
За інф. з сайту www.science.org
