1097
Астрономи вперше безпосередньо зафіксували закручені магнітні поля, які запускають і формують потужні струмені газу від молодої зорі. Спостереження за допомогою радіоінтерферометра ALMA підтвердили теоретичну картину, яку астрофізики розробили ще десятиліття тому. Про результати розповідає видання Universe Today.
Як молоді зорі позбуваються «зайвої» енергії
Коли народжується нова зоря, навколо неї формується обертовий акреційний диск з газу та пилу. З цієї структури протозоря «підживлюється» новою речовиною й зростає. Але разом із матеріалом на зорю падає й велика кількість кутового моменту. Без механізму, що відводить цю енергію, газ просто обертався б у диску нескінченно, і зоря не могла б ефективно нарощувати масу.
Розв’язанням цієї проблеми є вузькі полярні струмені та ширші, повільніші викиди газу. Струмені, що викидаються з полюсів молодої зорі, виносять надлишкову енергію й кутовий момент, дозволяючи речовині з диска падати на зорю та сприяючи її росту. Такі джети й викиди вважаються ключовим елементом еволюції протозорь.
Теорія магнітних полів і що вдалося побачити
Упродовж десятиліть астрофізики були переконані, що саме магнітні поля керують цими струменями. Згідно з магнітоцентрифужними моделями, спочатку полоїдальні (спрямовані вздовж осі) магнітні поля запускають потоки газу з акреційного диска. Швидке обертання газу закручує ці лінії поля в тороїдальну (кільцеподібну) структуру, яка «стягує» та прискорює потік завдяки так званому магнітному «обручному» тиску.
Однак самі тороїдальні поля в протозоряних вітрах залишалися невидимими для спостережень: їх не вдавалося розділити з потрібною роздільною здатністю. Нова робота вперше демонструє такі поля безпосередньо.
Дослідження під назвою «Unveiling dominant toroidal magnetic fields in a protostellar outflow» опубліковане в журналі Nature Communications. Його провів колектив на чолі з Тао-Чунгом Чінгом (Tao-Chung Ching) з Національної радіоастрономічної обсерваторії та Національного університету Цін Хуа на Тайвані.
Протозоря NGC 1333 IRAS 4A під прицілом ALMA
Об’єктом спостережень стала молода подвійна протозоря NGC 1333 IRAS 4A, розташована приблизно за 960 світлових років у молекулярній хмарі Персея. Цю систему давно й активно вивчають: астрономи аналізували її падаючий газ, викиди, обертання, турбулентність, а також виявляли в ній складні, зокрема органічні, молекули.
Команда Чінга використала ALMA, щоб виміряти поляризацію випромінювання молекул монооксиду вуглецю (CO) у викидах протозорі. ALMA здатна реєструвати дуже слабку поляризацію цього випромінювання, а за нею — відновлювати структуру та силу магнітних полів, що огортають потоки газу.
Аналіз показав, що магнітні лінії закручуються навколо викидів, розташовуючись перпендикулярно до напрямку руху газу, але узгоджено з його обертанням. Така конфігурація відповідає тороїдальному магнітному полю — саме тому, яке й передбачали теоретичні моделі.
За оцінками авторів, напруженість цих полів становить лише кілька тисячних гауса, тобто вони значно слабші за звичайний побутовий магніт. Проте в астрономічних масштабах цього більш ніж достатньо, щоб колімувати (звужувати) та прискорювати викиди на відстанях у кілька сотень астрономічних одиниць від протозорі.
Найдетальніший погляд на тороїдальні поля
Струмені NGC 1333 IRAS 4A порівняно скромні за космічними мірками — вони простягаються на кілька сотень астрономічних одиниць. Відомі й набагато довші джети, що досягають кількох світлових років, а найдовший з відомих у Чумацькому Шляху сягає близько 32,6 світлового року. Але жоден із них не досліджували настільки детально.
Автори підкреслюють, що це перше й найвисокодетальніше спостереження тороїдальних магнітних полів мілігаусової сили на масштабі кількох сотень астрономічних одиниць від протозорі. Ще у 1999 році поляризоване випромінювання CO з викидів цього об’єкта реєстрували масивом радіотелескопів BIMA, але саме нові дані ALMA дозволили чітко відтворити геометрію полів.
Загальна картина, яку описують дослідники, включає перпендикулярне розташування магнітних полів до осі викиду, паралельність між структурою поля та обертальною структурою потоку, а також характерні параболічні форми, що відповідають вітровій моделі. Усе це узгоджується з теоретичним описом тороїдальних магнітних полів у викидах, які запускає протозоряний вітер.
Від молодих зір до надмасивних чорних дір
Отримані результати важливі не лише для розуміння народження зір. Подібні магнітні механізми, ймовірно, працюють і в околицях надмасивних чорних дір у центрах галактик, де магнітні поля також спрямовують потоки речовини та допомагають скидати енергію.
Таким чином, спостереження за відносно невеликою протозорею NGC 1333 IRAS 4A дають ключ до масштабніших процесів у Всесвіті, де магнітні поля керують рухом газу — від народження зір до активних ядер галактик.
ALMA зафіксувала закручені магнітні поля біля молодої зорі з’явилася спочатку на Цікавості.
