Mokslininkai pirmą kartą aptiko „kosminį dreifą“, kuris sukelia žvaigždžių gimimą

Tarptautinė astrofizikų komanda pirmą kartą aptiko stebimą ambipoliarinės difuzijos požymį — subtilų greičio skirtumą tarp jonų ir neutralių molekulių — priešžvaigždiniame branduolyje, suteikdama tiesioginį žvilgsnį į fizinį mechanizmą, leidžiantį tankiems dujų ir dulkių debesims kolapsuoti ir formuoti žvaigždes.

Dešimtmečius trukusios paieškos

Šis atradimas, liepos 10 d. paskelbtas institucijų, įskaitant Makso Planko nežemiškos fizikos institutą ir Kiušiū universitetą, yra susijęs su L1544, gerai ištirtu priešžvaigždiniu branduoliu Tauro žvaigždyne. Rezultatai buvo priimti publikuoti žurnale Astronomy & Astrophysics.arxiv+3

Žvaigždės, tokios kaip mūsų Saulė, pradeda savo gyvenimą šaltuose, tankiuose tarpžvaigždinių dujų ir dulkių telkiniuose, kuriuos persmelkia magnetiniai laukai. Teoriškai magnetinis laukas priešinasi gravitaciniam kolapsui, tačiau jonizacijos lygiui giliai branduolyje krintant, neutralios molekulės atsiskiria nuo magnetinio lauko suvaržytų jonų, leisdamos medžiagai dreifuoti į vidų ir galiausiai sukelti kolapsą. Šis procesas, žinomas kaip ambipoliarinė difuzija, dešimtmečius buvo žvaigždžių formavimosi teorijos kertinis akmuo, tačiau tiesioginis stebėjimo įrodymas išliko sunkiai pasiekiamas.academic.oup

Kaip jie tai rado

Doris Arzoumanian vadovaujama komanda stebėjo dvi deuteruotas molekules — joną N₂D⁺ ir neutralią rūšį para-NH₂D — kurios atsekė tą patį didelio tankio L1544 vidų. Lygindami dviejų molekulių rūšių greičio centroidus, tyrėjai išmatavo vidutinį jonų ir neutralių dalelių greičio skirtumą, siekiantį maždaug 0,05 kilometro per sekundę branduolio link. Nors ir nedidelis, šis poslinkis atitiko prognozes iš nuoseklių modeliavimų, kurie atsižvelgia į dulkių grūdelių augimą ir jo poveikį medžiagos bei magnetinio lauko ryšiui.x+1

Tyrimas taip pat pabrėžia netikėtą veiksnį: dulkių grūdelių augimo vaidmenį priešžvaigždiniame etape nustatant ambipoliarinės difuzijos greitį. Grūdeliams augant branduolio viduje, jie sugeria laisvus elektronus ir jonus, sumažindami jonizacijos dalį ir pagreitindami atsiejimo procesą. Komanda pasiūlė, kad būsimi jonų ir neutralių dalelių dreifo greičio matavimai galėtų suteikti naujų apribojimų magnetinio lauko stiprumui ir dulkių dydžio pasiskirstymui priešžvaigždiniuose branduoliuose.arxiv+1

Kodėl tai svarbu

Iki šiol gravitacinio kolapso, kurį sukelia jonų ir neutralių dalelių atsiejimas, pradžia niekada nebuvo stebėta. 2023 m. teorinis tyrimas žurnale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society iškėlė šį iššūkį, pažymėdamas, kad „apibrėžtas jo stebėjimo požymių aptikimas dar turi būti patvirtintas“. Naujasis rezultatas įveikia šią kliūtį, paverčiant teorinę prognozę išmatuojama astrofizika ir atveriant naują diagnostinį langą į pačius ankstyviausius momentus prieš gimstant žvaigždei.academic.oup+1