Изучая небольшой протопланетный диск вокруг тусклого протозвезды, астрономы выявили в нем структуры, напоминающие «шипы». По всей видимости, таким образом звезда избавляется от избыточного напряжения, поскольку магнитные поля вокруг молодых звезд иначе были бы значительно мощнее и могли бы повлиять на их формирование.
Формирование звезды — сложный и динамичный процесс, затрагивающий как саму звезду, так и окружающие ее структуры. В этом процессе участвуют гравитация, трение, турбулентность, излучение, магнитные поля и другие факторы. Все эти явления происходят в плотных молекулярных облаках, что затрудняет проведение наблюдений. Для детального изучения взаимодействия этих процессов требуются чрезвычайно точные данные. Комплекс радиотелескопов ALMA уже на протяжении 10 лет обеспечивает ученых такими данными.
На протяжении многих лет было получено множество изображений протопланетных дисков, демонстрирующих разрывы, спиральные структуры и другие особенности. Как правило, такие диски имеют большие размеры, их радиус превышает 100 астрономических единиц. Однако, астрономы также наблюдают и очень маленькие диски, радиусом всего в несколько десятков астрономических единиц. Даже при невысоком разрешении заметно, что они существенно различаются по массе и размеру.
Некоторые компьютерные модели формирования звезд необъяснимо демонстрируют образование исключительно массивных дисков. Для устранения этого расхождения между теоретическими моделями и данными наблюдений, исследователи, используя возможности телескопов, активно изучают эти небольшие, только формирующиеся системы.
Используя радиотелескоп ALMA, ученые из Университета Кюсю (Япония) исследовали объект MC 27, находящийся на расстоянии около 450 световых лет от Земли в созвездии Телец. Первоначальные данные показали наличие небольшого протопланетного диска радиусом примерно 10 астрономических единиц с тусклым, формирующимся в центре, протозвездой. Это «ядро» отличается высокой плотностью среди других областей звездообразования, однако именно это и привлекло внимание астрономов.
Объект MC 27 выделяется огромными газовыми структурами, простирающимися на тысячи астрономических единиц от центральной области. Подобные образования были впервые зафиксированы в протозвездной системе. Впоследствии схожие структуры были обнаружены и у других молодых звездных систем. Изначально предполагалось, что это потоки вещества, аккрецирующие друг на друга компонентами двойной звездной системы. Однако для MC 27 предложена альтернативная гипотеза, объясняющая эти структуры как результат магнитной обменной неустойчивости в диске.
Астрономы в новом исследовании сосредоточились на протозвездном диске, а не на крупных структурах. К удивлению, в нем были обнаружены два небольших и слабого свечения выброса газа, получившие название «шипы». При этом ученые не зафиксировали в системе других объектов, способных притягивать к себе вещество. По имеющимся данным, это очень устойчивый диск.
На основании сравнения условий системы и результатов наблюдений, авторы исследования заключили, что причиной послужили «магнитные выбросы» и диск.
«Существует так называемый феномен обменной неустойчивости: нестабильности в магнитном поле реагируют на изменения плотности газа в протопланетном диске, что вызывает выброс магнитного потока. Мы назвали это «чиханием» молодой звезды, поскольку этот процесс похож на то, как человек резко выдыхает пыль и воздух», — объяснил Главным автором исследования является Казуки Токуда.
Магнитный поток, выходящий с края диска, создает эллиптическую область и захватывает небольшое количество газа из диска. По мнению ученых, «шипы» видны из-за достаточной плотности газа в этом месте, позволяющей его обнаружить с помощью используемых инструментов. Если бы мощность была достаточной, мы бы смогли увидеть весь эллипс. Крупные арки – результат прошлых выбросов. Они расширяются со скоростью звука, следовательно, «шипы», скорее всего, образовались около 100 лет назад.
«[Магнитные поля постоянно воздействуют на протозвездные диски, что указывает на наличие магнитного потока. Однако, если бы эти потоки сохранялись в процессе эволюции звезды, они привели бы к образованию магнитных полей, значительно превышающих те, что наблюдаются у известных протозвезд, по словам Казуки Токуды.
Исследователи изучают процессы, благодаря которым звезды могут уменьшать интенсивность магнитного поля. Предполагается, что оно ослабевает постепенно по мере того, как материя из окружающего облака поглощается звездой. Анализ данных, полученных при изучении MC 27, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, и другим работам, значительный вклад в это вносит магнитное «чихание» звезд.
Изначально Токуда полагал, что крупные арки представляют собой аккреционные потоки, возникшие в результате взаимодействия MC 27 с находящимися поблизости звездами. Однако, результаты наблюдений вынудили его отказаться от этой гипотезы, поскольку в непосредственной близости не было обнаружено других объектов. Вместо этого, расчеты параметров MC 27 выявили, что магнитная неустойчивость не нуждается в дополнительных условиях и способна объяснить формирование подобных асимметричных структур вокруг диска.