Астрономы впервые получили прямые доказательства протекания амбиполярной диффузии — фундаментального процесса, предваряющего появление новой звезды. Наблюдения подтвердили, что в недрах молекулярных облаков происходит своеобразное «расслоение» материи: под влиянием гравитации нейтральные частицы газа начинают смещаться к центру, тогда как заряженные компоненты продолжают удерживаться магнитным полем. Именно это постепенное разуплотнение магнитной структуры снимает барьер, препятствующий сжатию, и открывает путь к звездообразованию.
Авторами открытия стали специалисты из Университета Кюсю (Япония) и Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия). Результаты научной работы опубликованы в издании Astronomy & Astrophysics. Объектом изучения выступило L1544 — предельно плотное и холодное ядро в молекулярном облаке Тельца, считающееся одной из наиболее активных «звездных колыбелей» в непосредственной близости от Солнечной системы.
Процесс формирования звезд, подобных нашему Солнцу, базируется на гравитационном коллапсе вещества внутри пылегазовых комплексов. Однако этот сценарий постоянно сдерживается мощными магнитными полями, пронизывающими пространство. Если магнитное торможение оказывается слишком сильным, схлопывание облака замедляется или вовсе прекращается. Гипотеза о том, что для запуска формирования звезды магнитная «хватка» должна ослабнуть, существовала давно, но лишь теперь получила эмпирическое подтверждение.
Прямая фиксация этого явления была сопряжена с огромными сложностями: из-за экстремально низких температур в дозвездных ядрах многие молекулы кристаллизуются на пылинках, выпадая из поля зрения радиоастрономов. Чтобы преодолеть это, исследователи задействовали 30-метровый радиотелескоп IRAM, сосредоточившись на двух специфических индикаторах, остающихся в газообразном состоянии: ионе диазенилия (N2D+) и нейтральной молекуле дейтерированного аммиака (para-NH2D).
Хотя оба соединения присутствуют в одних и тех же плотных областях, они по-разному взаимодействуют с магнитными полями: ионы «прикованы» к магнитным силовым линиям, в то время как нейтральные молекулы относительно свободно дрейфуют под действием гравитации. Анализ спектральных данных показал, что разность скоростей между этими двумя популяциями частиц составляет около 0,05 км/с.
Несмотря на кажущуюся незначительность, эта разница стала решающим индикатором амбиполярной диффузии. По мере уплотнения облака падает уровень ионизации среды, что делает газ менее прозрачным и ослабляет его сцепление с магнитным полем. В результате нейтральные частицы устремляются к центру коллапсирующего ядра, обгоняя заторможенные ионы.
Данный механизм последовательно снижает сопротивление магнитных полей, позволяя гравитации взять верх. Когда этот баланс сил смещается, ядро переходит в фазу активного сжатия, знаменуя рождение протозвезды.
В ближайших планах ученых — верификация полученных результатов на других объектах и проведение высокоточных измерений, которые позволят детально визуализировать динамику газа. Это исследование служит важным связующим звеном в понимании того, как именно разреженные холодные облака трансформируются в активные центры формирования будущих планетных систем.
Источник: iXBT
