Астрономы измерили разницу в скорости частиц перед рождением звезды
Астрономы впервые напрямую измерили амбиполярную диффузию — процесс, при котором нейтральный газ просачивается сквозь магнитное поле, позволяя облаку сжаться в звезду.
Для образования звезды газовое облако должно сколлапсировать под действием гравитации. Этому препятствует магнитное поле: заряженные частицы внутри облака намертво привязаны к магнитным силовым линиям и тянут их за собой, удерживая газ от сжатия. В 1956 году физики Леон Мессель и Лайман Спитцер предположили, что нейтральные частицы могут медленно скользить сквозь это поле, постепенно накапливаясь в центре, пока ионы остаются на месте. Этот процесс получил название амбиполярной диффузии.
До сих пор зафиксировать диффузию на практике не удавалось из-за крайне малой скорости дрейфа. В плотных молекулярных облаках скорость звука составляет около 200 метров в секунду, а предсказанный сдвиг частиц — лишь четверть от нее.
Международная группа исследователей под руководством Дорис Арзуманян из Университета Кюсю решила эту проблему с помощью радиотелескопа IRAM-30m. Ученые направили его на пресолнечное ядро L1544 в созвездии Тельца — плотное скопление газа на расстоянии 170 световых лет от Земли, которое готовится стать звездой.
Для сравнения скоростей астрономы выбрали два типа частиц, которые образуются в одинаковых условиях при температуре минус 263 градуса Цельсия: ионы N₂D⁺ и нейтральные молекулы аммиака pNH₂D. Измерения показали разницу в скоростях: нейтральные молекулы двигались в среднем на 0,05 километра в секунду быстрее, чем ионы. Заряженные частицы тормозили о магнитное поле, в то время как нейтральные продолжали падение к центру ядра.
Зафиксировать сдвиг удалось благодаря учету свойств космической пыли. Самые мелкие пылевые зерна в ядре L1544 слипаются и вырастают в размере. Это меняет степень ионизации газа и ослабляет его связь с полем. Без этого фактора предсказанная разница в скоростях была бы в 50 раз меньше.
Данные о скорости дрейфа позволили исследователям вычислить напряженность магнитного поля внутри облака. Она составила от 100 до 300 микрогаусс, что совпало с независимыми измерениями 2004 года.
Иллюстрация Yurika Nakamura and Doris Arzoumanian/Kyushu University
Самое популярное
