Международные ученые из Китая, России (УрФУ, СПбГУ), Италии и Тайваня впервые установили прямую взаимосвязь между изменениями магнитного поля и яркими вспышками, возникающими у массивных молодых звезд. Это открытие позволит более точно объяснить и спрогнозировать активность звезд, находящихся в ранней стадии развития, а также понять процессы формирования самых крупных звезд во Вселенной. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ ( проект № в соответствии с договором № 23-12-00258 и государственным контрактом № FEUZ-2025-0003, заключенным Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, опубликованы в журнале Nature Communications Physics.
«По мнению авторов исследования, вспышка представляет собой своего рода короткое замыкание, возникающее в пространстве между молодой звездой и газопылевым диском, который ее окружает. Этот процесс связан со столкновением магнитных полей звезды и диска, что приводит к возникновению электрического тока и нагреву газа до миллионов градусов. Об этом рассказал Сергей Хайбрахманов, научный сотрудник лаборатории астрохимических исследований УрФУ и один из разработчиков модели.
Ученые получили ценные данные наблюдений магнитных полей в окрестностях протозвезды G36, где зафиксирована вспышка мазерного излучения. Изучение интенсивности магнитного поля позволило предположить, что причиной вспышек является магнитное пересоединение. Помимо информации об интенсивности магнитного поля, исследователи получили сведения о его изменчивости во времени – непосредственно во время вспышки. Анализ данных, полученных с радиотелескопов TMRT (Китай), VLA и ALMA (США), за объектом G36.11+0.55, выявил явную взаимосвязь между изменением потока излучения мазера CH₃OH после вспышки и колебаниями интенсивности магнитного поля вблизи звезды. Это подтвердило выдвинутые авторами предположения о «магнитной» природе вспышек в данном объекте.
Ученые подчеркивают, что звезда G36 представляет собой уникальную ситуацию. Несмотря на то, что вспышка продолжалась 90 дней и высвободила около 10³⁹ эрг энергии, ее мощность оказалась ниже, чем у подобных явлений. Высвободившаяся энергия, эквивалентная миллиону средних солнечных вспышек (типа X1, каждая из которых равна 10³² эрг), превышает годовое энергопотребление человечества (6 × 10²⁷ эрг в 2023 г.) примерно в 170 млрд раз.
«Вероятно, это обусловлено различиями в физических процессах, лежащих в основе вспышек в G36 и других объектах. Длительные и мощные вспышки в настоящее время относят к эпизодической аккреции – периодическому падении на поверхность вещества из окружающего диска в виде «сгустков». Эти сгустки, возможно, представляли собой протопланеты, которые не смогли сохраниться в диске. В соответствии с предсказаниями современных моделей, мы полагаем, что в G36 также имел место эпизод усиленной аккреции, в ходе которого падающий на звезду сгусток «передал» ей часть своего магнитного поля. Накопление избыточной магнитной энергии вблизи поверхности звезды и вызвало ее взрывное высвобождение в процессе магнитного пересоединения, — отмечает Сергей Хайбрахманов.
Результаты исследования указывают на то, что магнитные поля служат источником энергии, необходимой для возникновения вспышек излучения в окрестностях звезд, и ставят вопрос о необходимости выявления «рентгеновской сигнатуры» процессов пересоединения магнитных полей.
«Соавтор исследования отмечает: «Я считаю, что магнитное пересоединение в G36 и подобных областях, подобно процессам, происходящим на Солнце и вблизи черных дыр, вызовет столь интенсивный нагрев, что эта область начнет излучать рентгеновские лучи. Поиск рентгеновского излучения из окрестностей молодых массивных звезд представляет собой новую и многообещающую задачу, которая позволит подтвердить гипотезу о том, что вспышки мазерного излучения связаны с магнитным пересоединением вблизи молодых массивных звезд.
Звезды, масса которых превышает 8 масс Солнца, формируются нечасто, но они играют важную роль в создании тяжелых химических элементов и определяют развитие галактик. Исследования таких звезд затруднены из-за значительных расстояний до них и интенсивного поглощения излучения в плотных газопылевых облаках. Мазеры, представляющие собой микроволновое излучение, генерируемое метанолом, гидроксилом, водой и другими молекулами, являются важным инструментом для изучения областей звездообразования, скрытых от наблюдения.
Справка
Несмотря на то, что теория формирования звезд малых масс достаточно хорошо разработана, теория формирования массивных звезд остается предметом исследований. Ученые отмечают, что данные о магнитных полях молодых массивных звезд и их ближайших окрестностей крайне ограничены. Однако, масштабные исследования Галактики показывают, что межзвездная среда содержит протяженные магнитные поля. Это указывает на то, что магнитные поля, вероятно, играют важную роль в процессе звездообразования. Для проверки этой гипотезы и разработки теории формирования массивных звезд необходимо установить наличие магнитных полей в их окрестностях.
Пресс-служба Уральского федерального университета предоставила информацию