Астрономи виявили прихований механізм, що запускає формування нових зірок
Кожна зоря починається не зі світла, а в абсолютній темряві крижаних газопилових хмар. Там розгортається невидима боротьба між гравітацією та магнітними силами за майбутнє матерії. Нове дослідження нарешті пролило світло на прихований механізм, який дозволяє гравітації перемогти в цьому протистоянні.
Що приховує ядро L1544?
Зорі не виникають миттєво. Їхня поява – це результат тривалого процесу, який починається у протозіркових ядрах. Це компактні та надзвичайно холодні ділянки газу й пилу, температура яких лише на кілька градусів вища за абсолютний нуль. У таких екстремальних умовах гравітація намагається стиснути матерію всередину, тоді як магнітні поля та внутрішній рух газу чинять опір цьому колапсу. Про результати дослідження цього процесу пише наукове видання Astronomy & Astrophysics.
Якщо магнітна підтримка залишається достатньо сильною, хмара може існувати мільйони років, так і не ставши зіркою. Проте коли поле слабшає, гравітація бере гору, стискаючи матеріал до моменту появи протозірки. Астрономи довгий час шукали докази механізму, що послаблює цей магнітний "щит".
Протозіркові ядра – це захопливі космічні тіла. Вони щільні, холодні та є джерелом багатьох складних хімічних реакцій. Холодне середовище дозволяє молекулам збиратися у складніші структури, що є попередниками пребіотичних органічних сполук,
– прокоментувала перша авторка дослідження Доріс Арзуманян, доцентка Інституту перспективних досліджень Університету Кюсю.
Команда дослідників з Університету Кюсю та Інституту позаземної фізики Макса Планка зосередила свою увагу на об'єкті L1544. Це щільне протозіркове ядро розташоване в молекулярній хмарі Тельця, що є одним із найближчих до Землі регіонів зореутворення. Для спостережень вчені використали 30-метровий телескоп Інституту радіоастрономії в міліметровому діапазоні (IRAM).
Ключем до розгадки стала неоднорідність електричного заряду частинок у хмарі. Матерія там складається з іонів (заряджених часток) та нейтральних молекул. Іони міцно "прив'язані" до ліній магнітного поля, тоді як нейтральні частки його не відчувають безпосередньо. Проте через постійні зіткнення іони зазвичай змушують нейтральну матерію рухатися разом із полем.
Вчені виявили, що в глибоких надрах ядра цей зв'язок слабшає. Нейтральні частки починають проковзувати повз іони, рухаючись до центру під дією гравітації швидше. Цей процес називають амбіполярною дифузією. Виявити такий дрейф надзвичайно складно, оскільки за низьких температур більшість молекул просто замерзає на зернах пилу.
Ми вибрали іон Diazenylium-d1 (N2D+) і нейтральну молекулу para-monodeuterated ammonia (para-NH2D) як індикатори, оскільки вони зазвичай знаходяться в схожих регіонах високої щільності всередині протозіркових ядер,
– розповіла друга авторка роботи Сільвія Спеццано, керівниця групи в Інституті позаземної фізики Макса Планка.
Аналіз спектральних даних показав, що ці два типи часток рухаються з різною швидкістю. Різниця склала близько 0,05 кілометра на секунду. Хоча за земними мірками це здається дрібницею, для холодного космічного ядра така швидкість є вирішальною. Коли нейтральний газ прискорюється до центру, сила магнітного поля всередині хмари поступово зменшується.
Важливу роль у цьому процесі відіграє космічний пил. Згідно з розрахунками вчених, зерна пилу в ядрах ростуть через акрецію та коагуляцію. Це призводить до зникнення дуже дрібних частинок розміром менше 0,02 мікрометра. Саме зменшення кількості дрібного пилу підвищує опір середовища і сприяє розриву зв'язку між іонами та нейтральними молекулами.
Підтвердження амбіполярної дифузії в реальному об'єкті дозволяє астрономам перевірити теоретичні моделі еволюції Всесвіту. Це відкриття допомагає зрозуміти не лише те, як швидко формуються протозірки, а й як матеріал розподіляється навколо молодих світил, закладаючи фундамент для майбутніх планетарних систем.
Тепер дослідники планують вивчити інші протозіркові ядра, щоб побачити, чи є цей "дрейф" універсальним правилом народження зірок.