Формирующиеся молодые звёзды «чихают», выбрасывая гигантские газовые кольца

Фото из открытых источников

Исследователи обнаружили, что молодая звезда в созвездии Тельца, расположенном неподалеку от места звездообразования, окружена теплым кольцом диаметром около 150 миллиардов километров — структурой, которую предыдущие наблюдения не выявили. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Это открытие переосмысливает первые этапы роста звезды как процесс, способный выбрасывать магнитную энергию в окружающее облако, изменяя форму газа, внутри которого должна существовать молодая звезда.

Внутри MC 27, плотного облака газа и пыли в области звездообразования Тельца, исследователи обнаружили недавно выявленную петлю вблизи новорожденного объекта L1521F, чрезвычайно молодой протозвезды.

Структура расположена близко к самой звезде, а не простирается в окружающее облако. Команда исследователей связала обнаружение этой структуры с магнитным напряжением, накапливающимся вокруг диска.

Исследование возглавил Масахиро Н. Мачида, профессор факультета естественных наук Университета Кюсю (УК Кюсю).

«К счастью, один из наиболее перспективных способов получить четкое изображение протозвезд — это использовать Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую антенную решетку (ALMA) в Чили», — отметил профессор Мачида. «Этот радиотелескоп позволяет нам увидеть различные материалы, из которых состоят звёздные ясли».

Ранее пики активности ALMA в той же системе достигали лишь около 930 миллионов миль, что делает это кольцо гораздо более масштабным проявлением того же самого беспокойного поведения. Такой скачок в масштабах оставляет после себя более сложный вопрос: теряет ли звезда энергию только в своем центре или же происходит реорганизация гораздо более широкой оболочки?

Такое яркое кольцо выделяется на фоне окружающей его ледяной среды, где температура большей части газа составляет около 10 Кельвинов. Такой холодный газ не может легко вызвать наблюдаемое свечение, поэтому внутри контура должен был происходить нагрев и перемешивание вещества.

По оценкам команды, температура превышала примерно 20 кельвинов, а в самых ярких областях излучение составляло около 3 кельвинов. Эти цифры указывают на локальное повышение температуры, а не на постепенное равномерное потепление в облаках.

Новые наблюдения имели значение, поскольку более ранние измерения концентрации угарного газа вблизи нормальной скорости звезды частично маскировали сами себя. Более холодный газ впереди может поглощать тот же свет, который излучает более теплый газ, создавая ложное впечатление, что его там почти нет.

Благодаря возможности наблюдения с более высокой энергией, ALMA значительно устранила эту проблему и позволила сохранить видимость кольца в критически важном диапазоне скоростей. Это позволило астрономам получить более четкое представление о материи вблизи нормального направления движения звезды, где часто скрываются процессы раннего звездообразования.

Одна из очевидных идей заключалась в том, что петля обозначала газ, выдуваемый звездой, — тот самый газ, который молодые звезды могут высекать с помощью быстрого звездного ветра. Данные более ранних исследований L1521F с использованием инфракрасного излучения показали наличие в системе полостей, ориентированных с востока на запад, что позволило команде определить ближнюю и дальнюю стороны системы.

Однако кольцо остается близким к центральной скорости системы и неудобно располагается для простой оболочки, приводимой в движение ветром и обращенной к пользователю спереди. Это несоответствие подтолкнуло авторов к более сложному ответу, связанному с магнитным полем звезды, а не с её ветром.

По мере того, как газ опускается внутрь, магнитный поток — магнитное поле, пронизывающее газ, — может накапливаться вблизи диска и препятствовать притоку. Когда это давление локально преобладает, силовые линии и газ могут прорываться наружу одновременно, создавая ударные волны, которые нагревают материал по пути.

Этот выброс может объяснить как гигантское кольцо, так и более мелкие пики, наблюдаемые ближе к звезде. Вместо простого плавного коллапса, наиболее ранний этап роста, вероятно, включает в себя многократные магнитные очищения, которые постепенно реорганизуют молодую систему по частям.

Карты скорости показали, что восточная сторона немного удаляется от нас, а западная — немного приближается к нам. Этот разрыв соответствует петле, расширяющейся в одном направлении, даже несмотря на то, что окружающий плотный газ сжимает часть её обратно.

Наличие теплой полости внутри кольца также указывает на то, что предыдущие взрывы могли очистить территорию от материала до того, как произошло последнее событие. Вместо аккуратного, застывшего круга, конструкция выглядит временной, неровной и словно застывшей в момент действия.

MC 27, возможно, не одинок, поскольку другая молодая система, называемая CrA IRS 2, — формирующаяся звезда в облаке Южной Короны к югу от центра Млечного пути — также демонстрирует гораздо большее газовое кольцо. В том более раннем случае речь шла о более холодном и тонком веществе вокруг более старого объекта, что позволяет предположить, что такие петли могут сохраняться и изменяться по мере созревания звезд.

Тем не менее, кольцо Тельца выделяется тем, что оно указывает на наличие более теплого и плотного газа, находящегося гораздо ближе к первой фазе развития звезды. По сравнению с тем более старым объектом, новый источник может запечатлеть более хаотичную, раннюю стадию, до того, как подобные особенности начнут остывать.

Теперь команде нужны более четкие изображения, которые позволят определить, что находится внутри кольца и как движется газ. Они также планируют поискать в архивах ALMA аналогичные структуры вокруг других молодых звёзд, ища повторы, а не единичные случаи.

Если появятся новые примеры, астрономы смогут проверить, являются ли магнитные выбросы нормальной частью процесса звездообразования или же это редкое явление. Эти поиски могут определить, является ли кольцо Тельца диковинкой или одним из недостающих элементов в истоках солнечного типа.

На снимке, полученном из MC 27, изображена новорожденная звезда, которая растет, притягивая вещество и выталкивая часть его обратно. Этот процесс может влиять на то, почему диски остаются небольшими, почему планеты начинают формироваться гораздо позже и почему молодые звездные системы выглядят такими неравномерными.