Астрономи підтвердили, що дисковий вітер не дає зірці “розлітатися в сторони”

Вчені вивчили потоки речовини біля молодої зірки в темній туманності CB26 за даними радіоспостережень і моделювання.

Нові зірки починають своє формування, коли щільна хмара космічного газу стискається під дією власного гравітаційного тяжіння. Щільність збільшується, температура зростає, запускається термоядерна реакція, і зірка починає світити. Проблема криється в обертанні.

Хмари космічного газу не нерухомі, вони обертаються. І коли газ стискається, за законом збереження моменту імпульсу їхнє обертання прискорюється. Що сильніше обертання, то більша відцентрова сила: виходить, газ має вилітати з області ще до появи зірки. Цю невідповідність називають “проблемою кутового моменту при формуванні зірок”.

Її розв’язання знайшли ще 1980-х роках. Молодим світилам “допомагають” акреційні диски. Матерія, що “падає” в зірку, формує навколо об’єкта обертовий диск. У цих екстремальних умовах частина газу в диску перетворюється на плазму. Обертаючись, вона створює магнітне поле, яке, своєю чергою, впливає на потоки плазми. У результаті ті часом “налітають” на молекулярний газ диска і забирають його з собою назовні. Ці потоки частинок і називають “дисковим вітром”.

Дисковий вітер здатний значно знизити кутовий момент диска, сповільнити його обертання і послабити відцентрові сили, що вирішує проблему кутового моменту. Ось тільки підтвердити цю гіпотезу спостереженнями не вдавалося – навіть найближчу молоду зірку дуже складно розгледіти в таких подробицях.

Приблизно в 460 світлових роках від Землі, у невеликій водневій хмарі CB26, розташована одна з найближчих зірок, що зароджуються. У 2009 році Ральф Лонхарт (Ralf Launhardt) і його колеги з Інституту астрономії Макса Планка (Німеччина) змогли побачити в неї витікання газу. Але роздільної здатності тих спостережень не вистачило на те, щоб визначити, наскільки далеко від зірки простягається цей “дисковий вітер” – а отже, наскільки сильно він впливає на обертання диска.

Тому вчені повторили спостереження, вже з іншою конфігурацією інтерферометра Плато-де-Бюре (Франція), використовуючи радіоантени, розташовані на більш далекій відстані. Ці дані вони підкріпили фізико-хімічною моделлю диска, яка дала змогу відокремити вплив “вітру” від впливу самого диска. У результаті дослідникам вдалося визначити параметри конусоподібного дискового вітру.

Ліворуч область водневої хмари CB26. Праворуч об’єкт дослідження / © R. Launhardt et al, Astronomy & Astrophysics

Поблизу диска діаметр конуса, утвореного вітром, становив від 20 до 45 астрономічних одиниць (відстань від Сонця до Землі). Для порівняння: Нептун розташований приблизно на 30 астрономічних одиницях від нашої зірки. Причому вчені припускають, що площа “народження” вітру може покривати всю внутрішню частину аккреційного диска – від 10 до 80 астрономічних одиниць, лінії замерзання CO. Потоки вітру простягаються на 600 астрономічних одиниць “донизу” і на 300 астрономічних одиниць “догори” від акреційного диска. Цього більш ніж достатньо для того, щоб сильно уповільнити обертання.

Свої розрахунки автори перевірили на дев’яти моделях “дискового вітру” молодих зірок, побудованих за непрямими даними в різних дослідженнях, опублікованих за минуле десятиліття. Судячи з усього, протягом перших десятків тисяч років площа “народження” дискового вітру залишається досить невеликою, а потім зростає в масштабі. Результати роботи вчені опублікували в журналі Astronomy & Astrophysics.

Тим часом інтерферометр Плато-де-Бюре отримав апгрейд. У новій обсерваторії Noema встановлено 12 антен замість шести. Це найпотужніший радіотелескоп у Північній півкулі. І автори дослідження CB26 уже планують нові спостереження за об’єктом.