Гравитация меняет магнитные поля в звездных скоплениях

Арсений Щукин14.10.2025

0 300 2 минут(ы) на чтение

Это изображение, полученное с космического телескопа «Спитцер», показывает область звездообразования в молекулярном облаке NGC 6334, также известном как туманность Кошачья Лапа. Цвета соответствуют излучению на длине волны 3,6 мкм (синий), 4,5 мкм (зеленый) и 8 мкм (красный). Это облако активно формирует массивные звезды и расположено в созвездии Скорпиона, на расстоянии от 4200 до 5500 световых лет от Земли. Данные ALMA, наложенные на изображение, показывают детали четырех конкретных областей, которые наблюдались (NGC6334I, NGC6334I(N), NGC6334IV и NGC6334V), раскрывая невидимые силы магнетизма и гравитации, которые борются и определяют формирование звезд глубоко внутри гигантского молекулярного облака.

Астрономы под руководством Цичжоу Чжана из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики совершили значительный прорыв в понимании процессов рождения массивных звезд, получив самую детальную на сегодняшний день картину этих событий. Это достижение стало возможным благодаря использованию Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки (ALMA), которая позволила провести масштабное исследование магнитных полей в семнадцати регионах активного звездообразования, где формируются скопления массивных светил. Уникальность этой работы заключается в беспрецедентном разрешении наблюдений, охватывающих области всего в несколько тысяч астрономических единиц вокруг протозвезд, что позволило заглянуть в самые сердцевины гигантских молекулярных облаков.

Фундаментальный процесс звездообразования требует колоссального сжатия космического газа, увеличивающего его плотность более чем в десять триллионов раз. Долгое время в астрономии велись споры о том, какая сила является доминирующей в этом процессе. С одной стороны, гравитация выступает как двигатель коллапса, стремясь сжать вещество. С другой стороны, магнитные поля и турбулентность создают противодействие, оказывая сопротивление гравитационному сжатию. Определение того, какая из этих сил берет верх в критический момент зарождения звезды, оставалось открытым вопросом.

Новые наблюдения на ALMA дали важнейшие ответы, разрешив этот давний спор. Исследователи измерили, как изменяется направление магнитных полей на различных расстояниях от молодых протозвезд, и обнаружили четкую закономерность. По мере роста плотности газа в коллапсирующем облаке гравитация начинает одерживать верх в этом космическом противоборстве. Магнитные поля, которые изначально сопротивляются коллапсу, постепенно выстраиваются вдоль направления движения падающего газа. Это переориентация является недвусмысленным признаком того, что гравитация становится ведущей силой, формирующей коллапсирующее облако.

Впервые в истории астрономии ученым удалось статистически проследить эволюцию магнитных полей в процессе гравитационного коллапса с высочайшей точностью и на большой выборке массивных областей звездообразования. Результаты выявили удивительную и не случайную закономерность в ориентации магнитных полей. Было обнаружено, что поля демонстрируют два основных направления: в одних случаях они совпадают с направлением гравитационного коллапса, а в других оказываются перпендикулярны ему. Это свидетельствует о сложной и динамичной взаимосвязи между двумя фундаментальными космическими силами.

Как отметил доктор Чжан, исключительная чувствительность и разрешающая способность ALMA позволили заглянуть в космические «звездные ясли» с беспрецедентной детализацией. Наблюдения показывают, что гравитация фактически перестраивает магнитное поле по мере сжатия облаков, что дает новые ключи к пониманию того, как массивные звезды и их скопления рождаются из межзвездной среды.

Это исследование имеет фундаментальное значение для всей астрономии, поскольку процессы звездообразования лежат в основе самых разных явлений — от происхождения Солнца до эволюции целых галактик. Данная работа не только разрешает давний спор о роли магнетизма и гравитации в рождении звезд, но и предоставляет ученым новые мощные инструменты для проверки и уточнения теорий о жизненных циклах звезд, планет и космических облаков.

Являясь крупнейшим в своем роде поляриметрическим исследованием ALMA, этот проект устанавливает новый стандарт в понимании как видимых, так и невидимых компонентов нашей Галактики, окончательно демонстрируя, что хотя магнитные поля и формируют облака звездообразования, решающую роль в рождении самых массивных светил играет гравитация.