Команда учёных Челябинского государственного университета завершила масштабный проект, финансируемый совместно Российским научным фондом и Министерством образования Челябинской области. Исследователи впервые комплексно смоделировали и доказали определяющее влияние магнитных полей на формирование звёзд и планетных систем — от гигантских газопылевых волокон до протопланетных дисков.
Работа стала важным шагом к пониманию того, как во Вселенной появляются миры, пригодные для жизни. Под руководством астрофизика Сергея Хайбрахманова коллектив из четырёх учёных провёл исследование, разделив процесс звёздообразования на три взаимосвязанные стадии. С помощью суперкомпьютерного моделирования показано, что магнитное поле в гигантских молекулярных облаках приводит к рождению более массивных и сплюснутых звёздных «зародышей» (протозвёздных ядер). Установлено, что ядра в центре и на краях волокна образуются по разным физическим механизмам, что предопределяет разный возраст будущих звёзд.
В ходе исследования доказано, что интенсивность магнитного поля напрямую влияет на размер формирующегося протозвёздного диска. Сильное поле, действуя как система «космических жгутов», эффективно тормозит вращение и приводит к образованию более крупных первичных дисков — резервуаров массы для будущих протопланетных дисков. Этот механизм запускается на самых ранних этапах сжатия протозвездных ядер.
Также составлен уникальный каталог из 207 молодых звёзд с протопланетными дисками. Статистический анализ показал, что распределение масс у таких молодых объектов согласуется с так называемой начальной функции масс Солпитера. Это говорит о том, что число звёзд заданной массы определяется начальными условиями звёздообразования. Работа по составлению каталога будет продолжаться, поскольку выборка звёзд в области малых масс еще не полна, и выводы о функции масс в этом диапазоне пока строить рано.
«Наша работа закрывает важный пробел в теории звёздообразования, — комментирует руководитель проекта Сергей Хайбрахманов. — Мы показали, что магнитное поле — не второстепенный фон, а главный регулятор процесса образования звезд. Оно определяет, какие звёзды родятся, какого размера будет их «планетная стройплощадка» — протопланетный диск — и, в конечном счёте, каковы шансы на появление там сложной химии и жизни».
Методология исследования объединила передовые инструменты: от модифицированного американского кода FLASH и собственной российской программы, созданной под руководством профессора ЧелГУ Александра Дудорова, до статистического анализа наблюдательных данных с телескопов. Работа имеет фундаментальное мировоззренческое значение и приближает науку к ответу на вопрос об уникальности нашей Солнечной системы и причинах разнообразия тысяч открытых экзопланет.
На основе полученных результатов команда уже готовит заявку на новый грант, где планирует интегрировать в модели химическую эволюцию — от простого межзвёздного газа к сложным пребиотическим молекулам. Это позволит напрямую связать физику звёздообразования с проблемой происхождения жизни. Также планируется тесное сотрудничество с наблюдателями для объяснения конкретных структур в реальных «звёздных колыбелях».