Pole magnetyczne w obszarach powstawania masywnych gwiazd

Zdjęcie długiego włókna aktywności gwiazdotwórczej DR21 w dalekiej podczerwieni wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Herschel. Źródło: ESA-Herschel

Badania obłoków molekularnych ujawniły, że procesy gwiazdotwórcze zazwyczaj można podzielić na dwa etapy. W pierwszym naddźwiękowy przepływ powoduje sprężanie obłoków w gęst włókna rozciągające się na wiele lat świetlnych. Następnie grawitacja prowadzi do kolapsu najgęstszych obszarów materii we włóknach w swoiste zagęszczenia/jądra. W tym scenariuszu masywne jądra (każde o masie większej niż 20 mas Słońca) zazwyczaj powstają na przecięciach różnych włókien, i z czasem powstają tam gromady gwiazd. Taki proces brzmi rozsądnie i powinien być całkiem wydajny, jednak obserwowane tempo powstawania gwiazd w zagęszczeniu gazu stanowi tylko kilka procent tego czego oczekiwalibyśmy gdyby materia w tym miejscu ulegała swobodnemu kolapsowi. Aby rozwiązać ten problem, astronomowie zaproponowali wytłumaczenie, w którym pole magnetyczne wspiera jądra materii przed kolapsem pod wpływem własnej grawitacji.

Pola magnetyczne są trudne do zmierzenia i trudne do zinterpretowania. Astronomowie z CfA: Tao-Chung Ching, Qizhou Zhang oraz Josep Girat kierowali zespołem, który wykorzystał sieć Submillimeter Array do zbadania sześciu gęstych jąder materii w pobliskim obszarze gwiazdotwórczym w gwiazdozbiorze Łabędzia. Badacze zmierzyli natężenie pola i polaryzację promieniowania milimetrowego; wydłużone ziarna pyłu znane są z tego, że układają się wzdłuż linii pola magnetycznego i rozpraszają światło w sposób preferujący określony kierunek polaryzacji. Następnie naukowcy powiązali kierunek pola magnetycznego w tych jądrach z kierunkiem pola wzdłuż włókien, w których one powstały.

Astronomowie odkryli, że pole magnetyczne wzdłuż włókien jest uporządkowane i równoległe do struktury, jednak w samych jądrach kierunek pola magnetycznego jest dużo bardziej złożony: czasami równoległy a czasami prostopadły. Badacze doszli do wniosku, że w trakcie powstawania zagęszczeń materii pola magnetyczne, przynajmniej w małej skali, stają się nieistotne w obliczu turbulencji i opadania materii. Choć odgrywają istotną rolę we wstępne fazie kolapsu włókna, to po powstaniu gęstych jąder lokalna kinematyka oraz efekty grawitacyjne zaczynają nad nimi dominować.

Źródło: Harvard Smithsonian CfA