Астрономы обнаружили, как гравитация перестраивает магнитные поля при рождении звёзд

Это изображение с космического телескопа NASA Spitzer показывает область звездообразования в молекулярном облаке NGC 6334, также известном как Туманность Кошачья Лапа. Цвета соответствуют излучению на длинах волн 3,6 микрон (синий), 4,5 микрон (зеленый) и 8 микрон (красный). Это облако активно формирует массивные звезды и расположено в созвездии Скорпиона на расстоянии от 4200 до 5500 световых лет от Земли. Наложенные данные ALMA показывают детали четырех конкретных областей, которые наблюдались, раскрывая невидимые силы магнетизма и гравитации, которые борются и формируют образование звезд глубоко внутри гигантского молекулярного облака. Цветовая шкала на изображениях ALMA представляет интенсивность пылевого излучения на длине волны 1,3 мм, а линии драпировки показывают ориентацию магнитного поля. Автор: Композитное изображение: фон, NASA/JPL-Caltech; наложение: ESO/NAOJ/NSF NRAO; изображение создано NSF/AUI/NSF NRAO/M. Weiss.

Астрономы получили самое четкое на сегодняшний день представление о том, как рождаются массивные звезды, раскрыв драматическое взаимодействие между гравитацией и магнитными полями в некоторых из самых динамичных областей звездообразования нашей галактики. Команда под руководством доктора Цичжоу Чжана из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт использовала Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку (ALMA) для проведения крупнейшего и наиболее детального на сегодняшний день исследования магнитных полей в 17 регионах, где формируются скопления массивных звезд.

Эти наблюдения, достигающие всего нескольких тысяч астрономических единиц (примерно в 10 раз больше расстояния от Солнца до Плутона), предлагают первое статистическое понимание того, как невидимые силы магнетизма и гравитации борются и формируют образование звезд глубоко внутри гигантских молекулярных облаков.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Образование звезд требует, чтобы газ в космосе сжимался до плотностей, более чем в десять триллионов раз превышающих типичные значения в межзвездных облаках. Но этот эпический коллапс вызван не только гравитацией — магнитные поля и турбулентность также оказывают сопротивление, противодействуя притяжению. На протяжении десятилетий астрономы спорили, какая сила доминирует по мере сжатия газовых облаков и зажигания звезд.

Новые наблюдения ALMA командой Чжана предоставили решающие ответы. Измеряя, как направления магнитных полей меняются на разных расстояниях от молодых протозвезд, исследователи обнаружили, что по мере увеличения плотности газа гравитация начинает выигрывать эту космическую борьбу. Магнитные поля, которые изначально в основном сопротивляются гравитации, постепенно выравниваются вместе с падающим газом, показывая явный признак того, что гравитация берет верх как ведущая сила, формирующая коллапсирующее облако.

Это исследование знаменует собой первый случай, когда астрономы статистически проследили поведение магнитных полей, когда гравитация притягивает звездообразующее облако внутрь с точными измерениями в тысячах астрономических единиц на большой выборке массивных областей формирования скоплений. Результаты выявили удивительную закономерность: ориентации магнитных полей не являются случайными. Вместо этого они показывают два предпочтения: иногда выравниваясь с направлением гравитации, а иногда перпендикулярно — свидетельство сложных и развивающихся отношений между этими двумя космическими силами.

«С исключительной чувствительностью и разрешением ALMA мы теперь можем исследовать эти космические места рождения с беспрецедентной детализацией», — сказал Чжан. «Мы видим, что гравитация фактически переориентирует магнитное поле по мере коллапса облаков, предлагая новые подсказки о том, как массивные звезды — и скопления, в которых они обитают — возникают из межзвездной среды».

Понимание того, как образуются звезды, является фундаментальным для почти каждой области астрономии, формируя все — от происхождения нашего собственного Солнца до эволюции галактик. Эта работа не только разрешает давние споры об относительной важности магнитных полей и гравитации в формировании массивных звезд, но и дает ученым мощные новые инструменты для проверки и уточнения теорий о жизненных циклах звезд, планет и космических облаков.

Как крупнейшее исследование такого рода с помощью поляриметрии ALMA, этот проект устанавливает новый стандарт для понимания как видимых, так и невидимых компонентов нашей галактики. Результаты показывают, что хотя магнитные поля формируют звездообразующие облака, гравитация в конечном итоге берет на себя ведущую роль в рождении самых массивных звезд — понимание, ставшее возможным благодаря передовой технологии ALMA.

Больше информации: Qizhou Zhang et al, Impact of Gravity on Changing Magnetic Field Orientations in a Sample of Massive Protostellar Clusters Observed with ALMA, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adfdcb iopscience.iop.org/article/10. … 847/1538-4357/adfdcb