Молодые звёзды растут, потягивая газ из окрестных облаков через магнитные «соломинки».

Звёзды образуются в глубине газопылевых облаков в результате различных процессов, которые приводят к фрагментации облака и образованию под действием сил гравитации отдельных плотных ядер. На протяжении времени от нескольких сотен тысяч до миллионов лет эти протозвёзды притягивают к себе окружающий газ и постепенно наращивают свою массу, пока в их ядрах не начнутся реакции синтеза. В это время их можно наблюдать в инфракрасном диапазоне. С помощью инструмента GRAVITY учёные смогли проследить этот процесс и подтвердить старое предположение, что молодые звёзды притягивают окружающий газ в виде узких потоков вдоль линий своего магнитного поля.

GRAVITY — один из мощнейших наблюдательных инструментов, входящий в арсенал Европейской Южной Обсерватории. Его установили в 2016 году на комплексе Very Large Telescope в Чили. Этот сверхчувствительный инфракрасный приёмник используют, когда все четыре 8-метровых телескопа комплекса работают в режиме интерферометра. GRAVITY собирает и при помощи сложных компьютерных алгоритмов комбинирует весь принимаемый ими свет. В результате получается изображение, по качеству эквивалентное снимкам, которые получал бы телескоп с диаметром главного зеркала 100 метров. Ранее в этом году GRAVITY [https://vk.com/wall-47256091_294998|обнаружил] прецессию, то есть изменение положения точки наибольшего сближения орбиты звезды S2, которая движется вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. А сейчас его данные позволили подтвердить тридцатилетнюю гипотезу о механизме формирования молодых звёзд.

Исследователи провели спектроскопические исследования внутренних областей газового диска, который окружает молодую звезду TW Гидры. Она находится на расстоянии всего в 196 световых лет от Земли, и один из её полюсов направлен прямо на нашу планету. Это делает из неё идеальную цель для наблюдения процессов в формирующихся звёздных системах. Учёные увидели, что большая часть излучения в ближнем инфракрасном диапазоне действительно исходит из самой внутренней части газового диска, где водород оседает на видимую поверхность молодой звезды. В более отдалённых районах формируются планеты — у TW Гидры уже обнаружен один газовый гигант. Мощное излучение новорождённого светила вкупе с угловым моментом движения вещества по орбите в протопланетном диске испаряет и отталкивает подошедшую слишком близко пыль. Оставшийся газ продолжает приближаться к звезде, пока её магнитосфера не отсекает диск.

В процессе под названием «магнитосферная аккреция» магнитное поле звезды отрывает с внутреннего края протопланетного диска узкие потоки газа, которые преодолевают последние миллионы километров до светила и оседают в районе её полюсов. Отчасти это напоминает то, как магнитное поле Земли направляет частицы солнечного ветра в области северного и южного магнитных полюсов, приводя к полярным сияниям. Обнаружить это явление у другой звезды крайне сложно, потому что оно происходит на очень малых масштабах, сравнимых с радиусом самой звезды.

Невероятное разрешение, которое обеспечивает VLT и GRAVITY, позволило различить даже такие мелкие детали. Астрономы заметили, что наиболее интенсивное инфракрасное излучение возникает не в газовом диске, а в более близкой к звезде области. Это то самое место, откуда потоки газа увлекаются магнитным полем и сталкиваются с фотосферой звезды в районе её полюса. Инструмент GRAVITY показал, что эти потоки, в которых водород несётся со скоростью в несколько сотен км/с, простираются примерно на 3,5 радиуса звезды или 3 миллиона км. Внутренний край газового диска расположен дальше, так что единственным возможным объяснением такого явления остаётся модель магнитосферной аккреции.

В будущем учёные планируют продолжить изучение звезды TW Гидры с помощью GRAVITY. Они надеются достигнуть ещё большего пространственного разрешения, чтобы подробнее изучить точки соприкосновения потоков газа с фотосферой звезды и лучше понять структуру её магнитного поля. Среди прочего, это поможет узнать и то, как формировалась наша собственная Солнечная система.

Источник: www.nature.com