Винтовые магнитные поля: универсальный механизм коллимации струй?

Автор: Вольфганг Штеффен, UNAM

Новые наблюдения, проведенные Национальной радиоастрономической обсерваторией Национального научного фонда (NSF NRAO) с использованием сверхбольшого массива имени Карла Г. Янского (NSF VLA), предоставляют убедительные доказательства, подтверждающие универсальный механизм коллимации астрофизических джетов, независимо от их происхождения.

Струи - мощные, сильно коллимированные потоки вещества и энергии - наблюдаются во Вселенной в самых разных масштабах. От сверхмассивных черных дыр в центрах галактик до молодых звезд в нашем Млечном Пути - все эти струи играют решающую роль в эволюции систем, в которых они находятся. Однако точный механизм, который направляет эти струи и предотвращает их рассеивание в космосе, долгое время оставался загадкой.

"Это первое убедительное доказательство того, что спиральные магнитные поля могут объяснять астрофизические струи в различных масштабах, подтверждая универсальность механизма коллимации", - сказала Адриана Родригес-Каменецки из Института теоретической и экспериментальной астрономии (IATE), Аргентинского национального совета по научно-техническим исследованиям и Национального университета Кордовы (CONICET-UNC) и руководитель этой работы.

Предыдущие исследования с использованием NSF VLA, освещенные в пресс-релизах NSF NRAO в 2010 и 2021 годах, показали существование магнитных полей в некоторых протозвездных струях и установили важность спиральных магнитных полей в коллимирующих струях из сверхмассивных черных дыр.

Однако до сих пор не было найдено убедительных доказательств, подтверждающих наличие спиральных магнитных полей в протозвездных струях. Сложность заключается в том, что излучение протозвездных струй преимущественно тепловое, что затрудняет отслеживание структуры магнитного поля.

"Еще в 2010 году мы использовали VLA для обнаружения нетеплового излучения и присутствия магнитного поля, но нам не удалось изучить его трехмерную структуру", - сказал Карлос Карраско-Гонсалес из Института радиоастрономии и астрофизики (IRyA) Национального автономного университета Мексики (UNAM).

Это новое исследование позволяет преодолеть эти ограничения, используя расширенные возможности усовершенствованного NSF VLA. Высокая чувствительность и широкая полоса пропускания NSF VLA позволили астрономам выполнить беспрецедентно детальный анализ с помощью измерения вращения (RM) струи HH 80-81. Магнитно—резонансный анализ позволяет исследователям скорректировать фарадеевское вращение — изменение поляризации света при его прохождении через намагниченную плазму - выявляя истинную ориентацию магнитного поля.

«Впервые мы смогли изучить трехмерную конфигурацию магнитного поля в протозвездной струе», - сказала Элис Пасетто из IRyA-UNAM.

Результаты анализа измерения вращения в струе HH80-81. На рисунке слева показано линейное изображение компонента магнитного поля, параллельного плоскости неба. На средней панели цветовая шкала RM указывает направление магнитного поля вдоль линии видимости, т.е. красным цветом - от наблюдателя, а синим - по направлению к наблюдателю. На правой панели показана схема, изображающая трехмерную конфигурацию магнитного поля, демонстрирующую спиральную топологию. Автор: The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9b26

Ключевые результаты

В этом исследовании впервые был успешно применен магнитно-резонансный анализ протозвездной струи, что позволило получить уникальное представление о ее трехмерной магнитной структуре.

Анализ окончательно выявил спиральную конфигурацию магнитного поля в струе HH 80-81. Этот результат отражает наблюдения спиральных магнитных полей во внегалактических струях, что убедительно свидетельствует об общем механизме коллимации струй в совершенно разных масштабах.

Проанализировав как приближающуюся струю, так и удаляющуюся встречную струю — особенность, легко наблюдаемую в протозвездных струях, в отличие от тех, которые возникают из сверхмассивных черных дыр, — исследователи подтвердили, что спиральное магнитное поле присуще системе диск-струя, а не является результатом взаимодействия с окружающей средой.

Эти результаты убедительно подтверждают гипотезу о том, что спиральные магнитные поля являются универсальным механизмом коллимации астрофизических струй, независимо от их масштаба или происхождения. Эта объединяющая теория помогает разобраться в сложной физике, управляющей возникновением и эволюцией этих важных космических структур.

Дополнительная информация: А. Родригес-Каменецкий и др., Спиральное магнитное поле в массивной протозвездной струе, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9b26

Источник: National Radio Astronomy Observatory