Какие силы действуют в скрытых центрах облаков, из которых состоят массивные звезды? Новые изображения показывают роль гравитации и вращающегося магнитного поля.
Создать массивную звезду
Звезды с массой до 120 масс Солнца являются ключевым фактором в эволюции галактик : они перекачивают энергию в свое окружение и обогащают галактики тяжелыми элементами, которые не могут быть произведены где-либо еще. Однако массивные звезды окутаны тайной — на самом деле, мы до сих пор до конца не понимаем, как рождаются эти монстры.
Что мы знаем? Массивные звезды рождаются в молекулярных облаках , которые коллапсируют под действием собственной гравитации и распадаются на сгустки. Горячие ядра образуются в центрах этих сгустков по мере того, как они продолжают разрушаться. Вокруг этих ядер формируются аккреционные диски , которые доставляют материал из коллапсирующего облака к будущей звезде и помогают ей расти до точки, где может начаться ядерный синтез.
Наблюдения показывают, что в масштабах от ~ 2000 до ~ 20 000 а.е. (I) магнитные поля играют важную роль в направлении материи внутрь, чтобы помочь росту новой звезды. Однако наблюдения в меньших масштабах выполнять становится все труднее — поэтому мы до сих пор не знаем, что происходит в самых внутренних областях ~1000 а.е., на границе между молекулярным ядром и аккреционным диском. Обеспечивают ли магнитные поля полезную поддержку в таком маленьком масштабе? Или гравитация доминирует и в конечном итоге сокрушает все вокруг?
Глядя в пыль
В новом исследовании Патрисио Сануэса (Национальная астрономическая обсерватория Японии; SOKENDAI, Япония) группа ученых рассмотрела эти вопросы. Они использовали потрясающую разрешающую способность Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA) . Сануэз и его коллеги изучали газ и пыль в масштабе ~ 1000 а.е. вокруг горячего молекулярного ядра, находящегося в области звездообразования большой массы IRAS 18089-1732.
Наблюдения ALMA с высоким разрешением показывают спиральные особенности в распределении пыли и газа в этой самой внутренней области, что создает видимый вихрь вещества, падающего внутрь молодой звезды. Используя измерения поляризации пыли, авторы моделируют магнитное поле, чтобы подтвердить, что силовые линии были нарисованы газом, и создали конфигурацию, содержащую тороидальную составляющую, оборачивающуюся экваториально вокруг протозвезды .
Гравитация правит
. Что все это говорит нам о физических процессах в области 1000 A вокруг новой формирующейся молодой звезды? Анализ энергетического баланса системы позволил команде Сануэса определить, что гравитация перевешивает другие процессы в регионе, включая турбулентность, вращение и магнитное поле, которые играют примерно равные роли, пытаясь предотвратить коллапс IRAS 18089–1732.
Хотя магнитные поля оказывают значительное влияние на более крупных масштабах, в этой самой внутренней области, где царит гравитация, они отступают на задний план. Таким образом, в горячих, обернутых центрах коллапсирующих молекулярных облаков даже магнитные вихри в конечном итоге поддаются гравитационному сжатию и помогают формировать молодые звезды.