Forskere oppdager for første gang «kosmisk drift» som utløser stjernedannelse

Et internasjonalt team av astrofysikere har for første gang oppdaget et observasjonsmessig tegn på ambipolar diffusjon — en subtil hastighetsforskjell mellom ioner og nøytrale molekyler — inne i en førstjerne-kjerne, noe som gir et direkte innblikk i den fysiske mekanismen som lar tette skyer av gass og støv kollapse og danne stjerner.

Et tiårslangt søk

Funnet, som ble kunngjort 10. juli av institusjoner inkludert Max Planck-instituttet for utenomjordisk fysikk og Kyushu universitet, sentrerer seg om L1544, en velstudert førstjerne-kjerne i stjernebildet Tyren. Resultatene er akseptert for publisering i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics.arxiv+3

Stjerner som solen vår begynner sine liv inne i kalde, tette konsentrasjoner av interstellart gass og støv gjennomtrukket av magnetfelt. I teorien motstår magnetfeltet gravitasjonskollaps — men etter hvert som ioniseringsnivået synker dypt inne i en kjerne, kobler nøytrale molekyler seg fra de feltbundne ionene, noe som lar materie drive innover og til slutt utløse kollaps. Denne prosessen, kjent som ambipolar diffusjon, har vært en hjørnestein i teorien om stjernedannelse i flere tiår, men direkte observasjonsmessige bevis har forblitt unnvikende.academic.oup

Hvordan de fant det

Ledet av Doris Arzoumanian observerte teamet to deutererte molekyler — ionet N₂D⁺ og den nøytrale arten para-NH₂D — som sporer det samme høytette indre av L1544. Ved å sammenligne hastighetssentroidene til de to molekylartene, målte forskerne en gjennomsnittlig ion-nøytral hastighetsforskjell på omtrent 0,05 kilometer per sekund mot kjernen. Selv om den er liten, samsvarte denne forskyvningen med spådommer fra selvkonsekvente simuleringer som tar hensyn til støvkornvekst og dens effekt på koblingen mellom materie og magnetfeltet.x+1

Studien fremhever også en uventet faktor: rollen støvkornvekst spiller på førstjerne-stadiet for å sette hastigheten på ambipolar diffusjon. Etter hvert som korn vokser inne i kjernen, absorberer de frie elektroner og ioner, noe som senker ioniseringsfraksjonen og akselererer frakoblingsprosessen. Teamet foreslo at fremtidige målinger av ion-nøytral drifthastighet kunne gi nye begrensninger på magnetfeltstyrke og støvstørrelsesfordelinger inne i førstjerne-kjerner.arxiv+1

Hvorfor det betyr noe

Frem til nå har starten på gravitasjonskollaps drevet av ion-nøytral frakobling aldri blitt observert. En teoretisk studie fra 2023 i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society la frem utfordringen, og bemerket at «en definitiv påvisning av dens observasjonsmessige signaturer gjenstår å bli bekreftet». Det nye resultatet fjerner den barrieren, gjør en teoretisk spådom til målbar astrofysikk og åpner et nytt diagnostisk vindu inn i de tidligste øyeblikkene før en stjerne blir født.academic.oup+1