Астрологи употребляли инструмент GRAVITY для самого подробного на текущий момент исследования ближайших окружностей юный звезды. Их наблюдения подтверждают теорию тридцатилетней давности о росте юных светил: магнитное поле, создаваемое самой звездой, направляет материал из окружающего аккреционного диска из газа и пыли на ее поверхность. Результаты, размещенные в журнальчике Nature, посодействуют астрологам лучше осознать формирование солнцеподобных звезд и зарождение планет.
С чего же начинается звезда?
Звезда рождается, когда уплотненная область в облаке молекулярного газа коллапсирует под действием своей силы тяжести, становится существенно плотнее и греется. В течение сотен тыщ лет она наращивает свою массу, втягивая больше окружающего материала. В итоге плотность и температура в образовавшейся протозвезде стают так высочайшими, что начинается ядерный синтез водорода с гелием. Но, все-же, какие силы управляют действием поглощения газа? Благодаря неповторимому астрономическому инструменту на этот вопросец найден окончательный ответ.
Изображение диска вокруг юный звезды TW Гидры, приобретенное телескопом ALMA. Credit: ESO
Система GRAVITY соединяет воединыжды четыре 8-метровых телескопа VLT Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили в виртуальный телескоп, который может различать маленькие детали аналогично телескопу со 100-метровым зеркалом. Используя GRAVITY, исследователи следили внутреннюю часть газового диска, окружающего звезду TW Hydrae, и установили, что газ управляется ее магнитным полем, падая на поверхность светила тонкими струями.
«Эта звезда особая, поэтому что она находится весьма близко к Земле на расстоянии всего 196 световых лет, а диск материи, окружающий ее, обращен прямо к нам. Это делает систему TW Hydrae безупречной лабораторией по исследованию новорожденных звезд и их окружения», – гласит ведущий создатель исследования Ребека Гарсиа Лопес из Института астрономии Макса Планка (Германия) и Институтского института Дублина (Ирландия).
Наблюдение позволило астрологам показать, что излучение в ближнем инфракрасном спектре, испускаемое системой в целом, по сути происходит из самой внутренней области, где газообразный водород падает на поверхность звезды. Результаты ясно указывают на процесс, узнаваемый как магнитосферная аккреция, другими словами падающая материя управляется магнитным полем звезды.
Художественное представление потоков жаркого газа, которые помогают расти юный звезде. Магнитные поля направляют материю из окружающего околозвездного диска, места рождения планет, к поверхности звезды, где она производит интенсивные вспышки излучения. Credit: A. Mark Garlick
Пункт предназначения: поверхность звезды
Можно поразмыслить, что перенести газ либо пыль на мощное тело достаточно просто. Тем не наименее, все не так просто. Из-за того, что физики именуют сохранением углового момента, для хоть какого объекта – будь то планетка либо газовое скопление – еще естественнее вращаться вокруг массы, чем падать прямо на ее поверхность. Одной из обстоятельств, по которой какому-то веществу все таки удается достигнуть поверхности, является так именуемый аккреционный диск, в каком газ вращается вокруг центральной массы. Он подвержен большенному количеству внутреннего трения, которое дозволяет одной части газа передавать собственный угловой момент остальным частям и продвигаться далее вглубь системы. Необходимо отметить, что на расстоянии от звезды, которое наименее чем в 10 раз превосходит ее радиус, процесс аккреции становится еще наиболее сложным.
30 годов назад Макс Камензинд предложил стильное решение данной задачи: в процессе магнитосферной аккреции магнитные поля юного звездного объекта направляют газ от внутреннего края околозвездного диска к поверхности в виде ясных потоков, помогая ему терять угловой момент и перетекать на звезду. В самом ординарном сценарии газ от внутреннего края диска будет ориентирован на магнитные полюса звезды.
Диск из газа и пыли, окружающий развивающуюся звезду TW Hydra. Credit: NASA
Проверка магнитосферной аккреции
Одно дело – сделать модель, объясняющую определенные физические процессы. Но принципиально иметь возможность протестировать ее при помощи наблюдений. Но рассматриваемые масштабы длины имеют порядок звездных радиусов, что весьма не достаточно по астрономическим масштабам.
1-ое указание на то, что магнитосферная аккреция совершенно существует, было получено при исследовании спектров неких звезд типа Т Тельца (юные звездные объекты, еще не вполне поглотившие газо-пылевой диск). Диапазоны газовых туч содержат информацию о движении газа. Для неких звезд типа Т Тельца диапазоны проявили, что дисковый материал падает на поверхность звезды со скоростями до нескольких сотен км за секунду, что является косвенным свидетельством наличия аккреционных потоков вдоль силовых линий магнитного поля.
В крайнее время астрономические инструменты достигнули довольно высочайшего разрешения, позволяющего проводить прямые наблюдения, которые дают представление о магнитосферной аккреции. Инструмент GRAVITY играет тут главную роль. В приборе употребляется особый способ, узнаваемый как интерферометрия. В итоге он может различать так маленькие детали, как если б наблюдения выполнялись при помощи 1-го телескопа со 100-метровым зеркалом.
Комбинированное изображение c ALMA и VLA звезды HL Tau (типа Т Тельца) и пылевого диска. Credits: Carrasco-Gonzalez
Захват магнитных воронок в действии
В летнюю пору 2019 года было установлено, что массивное излучение от процесса аккреции испускается не из околозвездного диска, а поближе к поверхности светил. Наиболее того, источник этого света незначительно сдвинут относительно центра самой звезды. Оба характеристики согласуются с тем, что свет излучается около 1-го конца магнитной воронки, где падающий газообразный водород сталкивается с поверхностью звезды.
Новейшие результаты GRAVITY в наблюдениях юный звезды в созвездии Гидры идут еще далее. Инструмент может узреть диапазоны, надлежащие высоковозбужденному водороду (серия Брэккета), и показать, что они происходят из области, не наиболее чем в 3,5 раза превосходящей радиус звезды в поперечнике.
Согласно всем физическим моделям, внутренний край околозвездного диска не быть может так близко к звезде. Если свет исходит из данной области, он не быть может испущен из хоть какой части диска. На таком расстоянии свет также не быть может вызван звездным ветром. Таковым образом, единственным правдоподобным разъяснением остается модель магнитосферной аккреции.
Схематическое изображение процесса магнитосферной аккреции вещества на молоденькую звезду. Магнитные поля, создаваемые ей, переносят газ из диска к полярным областям звезды. Ионизированный газообразный водород испускает интенсивное инфракрасное излучение. Когда газ ударяется о поверхность звезды, происходят вспышки, которые приводят к высочайшей яркости звезды. Credit: MPIA graphics department
Что далее?
В будущих наблюдения исследователи попробуют получить данные, которые дозволят им наиболее детально реконструировать физические процессы поблизости звезд.
«Следя за положением нижней конечной точки воронки со временем, мы возлагаем надежды получить ключ к разгадке того, как далеки северный и южный магнитные полюсы от оси вращения звезды. Если б они были выровнены с осью вращения, их положение с течением времени совершенно не поменялось бы», – разъясняет Вольфганг Бранднер, соавтор исследования из Института астрономии Макса Планка..
Астрологи также уповают найти подсказки относительно того, вправду ли магнитное поле звезды такое же обычное, как конфигурация северного и южного полюсов.
«Магнитные поля могут быть намного труднее и иметь доп полюса. Они также могут изменяться с течением времени, что является частью предполагаемого разъяснения конфигураций яркости звезд типа Т Тельца», – заключили исследователи.
Источник: