Магнитные силы направляют газ и пыль к молодым звёздам
Звёздная формация — это сложный физический процесс, который включает множество факторов. Традиционные модели основывались на концепции "коллапса" облака газа под действием гравитации, где звезда формируется в центре. Новейшие исследования выявили явление, называемое "стримером", который направляет газ и пыль к протозвёздам из окружающего материала. Однако наше понимание стримеров все ещё находится на ранней стадии. В свежем исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Journal Letters под руководством Пабло Кортеса из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) и его соавторов, представлена новая информация о этом процессе.
Изучая стримеры, учёные применили концепцию числа Альвена, характеризующего соотношение скорости потока газа к "скорости Альвена", то есть скорости, с которой магнитные волны распространяются в плазме. Стример состоит в основном из нейтрального газа и небольшой доли ионизированной плазмы. Магнитные поля действуют только на плазму, однако газ и плазма взаимодействуют внутри стримера, что позволяет газу двигаться по "магнитной магистрали", обрамлённой массивными магнитными полями.
Для анализа стримеров команда использовала данные Меньшей миллиметровой/субмиллиметровой обсерватории Атакама (ALMA) в рамках проекта ALMA Perseus Polarization Survey (ALPPS), который исследовал 38 молодых звёздных объектов. Два из них находятся в протозвезде SVS 13A, представляющей собой бинарную систему (VLA 4A и VLA 4B), окружённую обширным циркумбинарным диском газа и пыли.
Одной из ярких черт этого диска являются "спиральные руки", придающие ему структуру, похожую на Млечный путь. Одна из спиралей формирует стример, который непосредственно подводит материал к звёздам в центре системы. Наблюдение за стримером с использованием различных длин волн и поляризаций позволило исследователям зафиксировать ключевые аспекты этого процесса.
Во-первых, газ в стримере движется субзвуковым образом, что означает его плавное течение, сходное с ламинарным потоком воды. Это контрастирует с ранее ожидаемым хаотичным потоком газа, сталкивающимся с заряженными ионами и другими молекулами. После выявления особенностей потока газа учёные проанализировали, как магнитное поле взаимодействует с плазмой, исключив другие возможные источники поляризации света, такие как саморассеяние света от пыли и механическое выравнивание газовых потоков.
Используя технику "Alignment Measure", они сопоставили магнитное поле с направлением движения газа, и результаты показали практически идеальное соответствие, свидетельствующее о том, что магнитные поля действительно удерживают поток в рамках упорядоченной структуры. После этого они вычислили число Альвена, получив однозначные доказательства того, что стример является "суб-Альвенианским", то есть магнитная энергия потока преобладает над кинетической энергией газа.
Сочетая это с субзвуковой скоростью газа, стример выглядит как относительно организованная система, направляющая газ, пыль и плазму к формирующимся звёздам. Хотя этот набор условий не обязательно характерен для всех молодых звёздных систем, сам факт обнаружения такой упорядоченности позволяет предположить, что организованный поток материала к молодым звёздам возможен, в отличие от катастрофического коллапса орбитального диска или бурного движения частиц в стримере. Будущие исследования понадобятся для подтверждения, насколько часто встречается такая упорядоченная структура, но ныне мы имеем доказательства того, что она существует.
