Можно подумать, что перенести газ или пыль на массивное тело довольно легко. Тем не менее, все не так просто.
Астрономы использовали гравитационный инструмент для наиболее подробного изучения непосредственной близости молодой звезды на сегодняшний день. Их наблюдения подтверждают тридцатилетнюю теорию о росте молодых звезд: магнитное поле, созданное самой звездой, направляет материал из окружающего аккреционного диска газа и пыли на его поверхность. Результаты, опубликованные в журнале Nature, помогают астрономам лучше понять образование солнцеподобных звезд и происхождение планет.
Где начинается звезда?
Звезда рождается, когда плотная область в облаке молекулярного газа разрушается под собственной гравитацией, становится значительно плотнее и нагревается. В течение сотен тысяч лет он увеличивает свою массу, втягивая больше окружающего материала. В конечном итоге плотность и температура в образовавшейся протозвезде становятся настолько высокими, что начинается ядерный синтез водорода с гелием. Но какие силы в конце концов контролируют процесс поглощения газа? Благодаря уникальному астрономическому прибору был найден окончательный ответ на этот вопрос.
Гравитационная система объединяет четыре 8-метровых телескопа VLT Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили в виртуальный телескоп, который может различать мелкие детали, похожие на телескоп с 100-метровым зеркалом. Используя гравитацию, исследователи наблюдали внутреннюю часть газового диска, окружающего звезду TW Hydrae, и обнаружили, что газ контролируется его магнитным полем.
Эта звезда особенная, потому что она очень близка к Земле на расстоянии всего 196 световых лет, и диск материи, которая ее окружает, находится прямо к нам. Это делает систему TW Hydrae идеальной лабораторией для изучения новорожденных звезд и их окружающей среды
Наблюдение позволило астрономам показать, что ближнее инфракрасное излучение, которое излучает система в целом, на самом деле исходит из самой внутренней области, где газ водорода падает на поверхность звезды. Результаты однозначно указывают на процесс, называемый магнито сферической аккреции, т. е. случай материи управляется от магнитного поля звезды.
Цель: поверхность звезды
Вы можете подумать, что передача газа или пыли на массивное тело довольно проста. Однако это не так просто. Из – за того, что физики называют сохранением углового импульса, для любого объекта – будь то планета или газовое облако-гораздо естественнее вращаться вокруг массы, чем падать прямо на ее поверхность. Одной из причин, по которой вещество все-таки достигает поверхности, является так называемый аккреционный диск, в котором газ вращается вокруг центральной массы. Он подвержен большому внутреннему трению, что позволяет одной части газа передавать свой угловой импульс другим частям и двигаться дальше в систему. Стоит отметить, что на расстоянии от звезды, которая имеет свой радиус менее 10 раз, процесс аккреции становится еще более сложным.
Тридцать лет назад Макс Камензинд предложил изящное решение этой проблемы: во время магнитосферной аккреции магнитные поля молодого звездного объекта направляют газ от внутреннего края кругового звездного диска различными токами на поверхность, в результате чего он теряет угловой импульс и течет к звезде. В простейшем сценарии газ направлен от внутреннего края диска к магнитным полюс звезды.
Проверка магнитосферной аккреции
Одно дело-создать модель, объясняющую определенные физические процессы. Однако важно иметь возможность проверить его с помощью наблюдений. Но шкалы долготы, о которых идет речь, имеют порядок звездных радиусов, который очень мал по астрономическим меркам.
Первое указание на то, что магнитосферная аккреция вообще существует, было получено путем изучения спектров некоторых Т-звезд (молодых звездных объектов, которые еще не полностью поглотили газовый пылевой диск). Газовые облачные спектры содержат информацию о движении газа. На некоторых Т-звездах спектры показали, что пластинчатый материал падает на поверхность звезды со скоростью до нескольких сотен километров в секунду, что косвенно указывает на аккрецию вдоль линий магнитного поля.
В последнее время астрономические приборы достигли достаточно высокого разрешения, чтобы обеспечить прямые наблюдения, дающие представление о магнитосферной аккреции. Гравитационный инструмент играет здесь ключевую роль. Устройство использует специальный метод, известный как интерферометрия. В результате он может различать такие мелкие детали, как если бы наблюдения были сделаны с помощью одного телескопа с 100-метровым зеркалом.
Обнаружение магнитной воронки в действии
Летом 2019 года было установлено, что сильное излучение от процесса аккреции излучается не ближним звездным диском, а ближе к поверхности звезд. Кроме того, источник этого Света слегка смещен относительно центра самой звезды. Оба свойства согласуются с тем фактом, что свет излучается на одном конце магнитной воронки, где падающий газ водорода сталкивается с поверхностью звезды.
Новая гравитация приводит к тому, что наблюдения молодой звезды в созвездии Гидры идут еще дальше. Прибор может видеть спектры высоко возбужденного водорода (серия Brackett) и показывать, что они происходят из области, которая не более чем в 3,5 раза превышает радиус звезды.
Согласно всем физическим моделям, внутренний край диска circumstellar не может быть так близко к звезде. Когда свет исходит из этой области, он не может излучаться ни одной частью пластины. На таком расстоянии свет также не может быть вызван звездным ветром. Поэтому единственным правдоподобным объяснением является модель магнитосферной аккреции.
Что будет дальше?
В будущих наблюдениях исследователи попытаются получить данные, которые помогут им более точно реконструировать физические процессы вблизи звезд.
Наблюдая положение нижней конечной точки воронки с течением времени, мы надеемся получить представление о том, как далеко северные и южные магнитные полюса находятся от оси вращения звезды. Если бы они были выровнены с осью вращения, их положение не изменилось бы с течением времени
Астрономы также надеются найти доказательства того, действительно ли магнитное поле звезды так же просто, как конфигурация Северного и Южного полюсов.
"Магнитные поля могут быть намного сложнее и иметь дополнительные полюса. Они также могут меняться с течением времени, что является частью предполагаемого объяснения изменений яркости типов Т-звезд", - заключили исследователи.
