Магнитные поля могут быть ключом к формированию двойных звезд

Визуализация потоков газа вокруг двойной протозвездной системы, рассчитанная с помощью ATERUI III. Газ, показанный красным, вращается вокруг одной из двух протозвезд. Газ, показанный синим, вращается вокруг объединенной двойной системы. Газ, показанный зеленым, выбрасывается из системы, унося с собой угловой момент. Настоящее исследование показывает, что магнитное поле играет важную роль в выбросе газа и углового момента. Авторы: Мацумото, Хотокезака, Инаёси, 2026 г.

Многие звезды рождаются внутри огромных облаков газа и пыли в космосе. Когда части этих облаков сжимаются под действием гравитации, они создают плотные области, известные как ядра молекулярных облаков, где начинают формироваться новые звезды.

Звездообразование часто происходит группами, а не изолированно. В некоторых случаях две новорожденные звезды оказываются гравитационно связанными, образуя то, что астрономы называют двойной звездной системой. Наблюдения показывают, что многие из таких систем формируются очень рано, еще до того, как сами звезды полностью разовьются. Однако исследователи долго не могли понять, как две растущие протозвезды могут сблизиться настолько, чтобы стать двойной парой за такой короткий промежуток времени.

Симуляции раскрывают важность магнитных полей

Чтобы изучить эту загадку, исследователи провели продвинутые симуляции с использованием нескольких суперкомпьютеров, включая систему ATERUI III Национальной астрономической обсерватории Японии и ее предшественницу ATERUI II.

Результаты показали, что магнитные поля, пронизывающие окружающий газ, могут способствовать сближению протозвезд. Взаимодействие между магнитным полем и газом удаляет угловой момент из пары, позволяя двум объектам по спирали двигаться внутрь и формировать двойную систему в реалистичные сроки.

Симуляции также подчеркнули, насколько важны магнитные поля для этого процесса. В тестовом запуске, который полностью исключал магнитные поля, протозвезды отдалялись друг от друга, а не сближались.

Возможные последствия для слияния черных дыр

Исследователи обнаружили, что аналогичный механизм может действовать и в гораздо более крупных системах. Массивные двойные черные дыры, расположенные в богатых газом центрах новообразованных галактик, также могут терять угловой момент из-за взаимодействий, связанных с магнитными полями.

Такой процесс может помочь объяснить, как пары гигантских черных дыр сближаются настолько, чтобы в конечном итоге слиться. Считается, что эти слияния являются важным этапом в формировании сверхмассивных черных дыр после столкновения и объединения галактик.

Непосредственное моделирование долгосрочной эволюции массивных двойных черных дыр остается вычислительно сложным из-за огромных временных масштабов. В результате, по словам исследователей, потребуются дальнейшие исследования, чтобы полностью определить, как магнитные поля влияют на поведение и слияние этих экстремальных объектов.

Источники:

Материалы предоставлены Национальными институтами естественных наук.

Томоаки Мацумото, Кента Хотокезака, Кохей Инаёси. Инспирализация двойных систем с околодвойным диском, вызванная магнитным полем: протозвездные системы и системы черных дыр. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; 548 (2) DOI: 10.1093/mnras/stag669