Схематическое изображение дрейфа ионов относительно нейтральных частиц в предзвёздном ядре L1544. Источник: Universe Today.
Астрономы обнаружили признаки амбиполярной диффузии — разделения движения нейтральных частиц и ионов под действием магнитного поля — в предзвёздном ядре L1544. Это явление помогает объяснить, каким образом плотное облако газа и пыли постепенно теряет поддержку магнитного поля и начинает сжиматься под действием гравитации. Исследование провели специалисты Университета Кюсю и Института внеземной физики Общества Макса Планка.
Ядро L1544 находится в Тельце — области Млечного Пути, известной как молекулярный комплекс Тельца. Расстояние до него составляет около 140 парсеков, поэтому это один из ближайших к Земле регионов звездообразования. Команда Дорис Арзуманян изучала объект с помощью радионаблюдений, выполненных Институтом радиоастрономии в миллиметровом диапазоне.
Для поиска различий в движении частиц исследователи выбрали два молекулярных индикатора: ион диазенилий-d1 (N2D+) и нейтральную молекулу пара-монодейтерированного аммиака (para-NH2D). Они находятся в сходных плотных областях предзвёздных ядер, что позволило сопоставить их спектральные данные и рассчитать скорости. Разница между скоростями составила примерно 0,05 км/с.
Предзвёздные ядра имеют температуру от 10 до 30 кельвинов, то есть примерно от −263 до −243 градусов Цельсия. В таких условиях молекулы замерзают на пылинках, поэтому для наблюдений приходится использовать другие вещества в качестве индикаторов процессов внутри ядра. По словам участницы исследования Сильвии Спеццано, именно поэтому команда сравнила ионную и нейтральную молекулы.
По мере накопления вещества плотность ядра растёт, а защита от излучения снижает степень ионизации газа. Нейтральные частицы начинают слабее взаимодействовать с магнитным полем и ускоряются при падении к центру, тогда как ионы сохраняют связь с его силовыми линиями. «До сих пор наблюдение этого явления в предзвёздном ядре было серьёзной проблемой», — сказала Дорис Арзуманян. По мере развития амбиполярной диффузии магнитное поле ослабевает, и гравитация становится главным фактором, который приводит ядро к коллапсу и формированию протозвезды.
Учёные планируют проверить результат на других предзвёздных ядрах, находящихся на разных этапах эволюции. Для этого они намерены объединить радиоастрономические методы с данными физики пыли и астрохимии, а также изучить влияние геометрии магнитного поля и структуры плотности. Отдельное направление будущих работ — измерение дрейфа ионов относительно нейтральных частиц в плотных волокнах областей звездообразования.