Как формируются диски вокруг юных протозвезд

Основные этапы формирования звезд и планет хорошо известны:

1. Плотное межзвездное облако разрушается под действием собственной гравитации.
2. Благодаря сохранению момента импульса образуются центральное ядро и протозвездный диск.
3. Примерно через 100 000 лет звезда становится достаточно плотной, чтобы зажечь в своем центре ядерный синтез и начать сиять, а в диске образовались планеты.

Но не все было ясно в деталях этого процесса, например, какова роль момента импульса в формировании диска или как околозвездный диск собирает большую часть своей массы?

Международная группа ученых под руководством Института внеземной физики им. Макса Планка обнаружила три самых молодых протозвездных источника в молекулярном облаке Персея. Эти источники расположены близко к краю плоскости неба, что позволяет изучать распределение скоростей плотного облака.

В молекулярном облаке Персея находится много молодых областей звездообразования Фото: Адам Блок и Сид Лич, Маунт-Леммон обсерватория

«Это первый случай, когда мы смогли проанализировать кинематику газа вокруг трех околозвездных дисков на ранних стадиях их формирования», - утверждает Хайме Пинеда, который руководил исследованием в MPE. Все системы соответствуют одной модели, что дало нам первое подтверждение того, что плотные облака вращаются не так, как твердое тело».
Хайме Пинеда (Jaime Pineda), руководитель исследования

Вращение твердого тела является простейшией гипотезой, описывающей газ в плотном облаке с фиксированной угловой скоростью при любом заданном радиусе. Модель, наилучшим образом описывающая все три системы, находится между теми, которые соответствуют вращению твердого тела и чистой турбулентности.

Кроме того, при сравнении этих наблюдений с предыдущими численными моделями становится ясно, что магнитные поля оказывать влияние на формировании этих дисков:

«Если включается магнитное поле, то обеспечивается не слишком быстрый коллапс и наблюдается совпадающее с ним вращение газа. Наши последние наблюдения дают нам верхний предел размеров дисков, которые полностью соответствуют предыдущим исследованиям».
Хайме Пинеда

В частности, удельный угловой момент падающего материала напрямую связан с возможным максимальным кеплеровским радиусом протозвездного диска. Предполагая, что звездная масса составляет около 5% массы нашего Солнца, ученые оценивают, что верхний предел кеплеровского диска составляет около 60 астрономических единиц или примерно в два раза больше нашей планетарной системы, что соответствует предыдущим оценкам. Поэтому большие диски (более 80 а. е.) не могут сформироваться в начале жизни звезды и стать причиной формирования планет.

В дальнейшем астрономы будут вести наблюдение за такими системами на разных этапах их развития и в разных средах, чтобы проверить, влияют ли они на конкретный профиль углового момента. Эти результаты могут затем включаться в численные модели или сравниваться с ними, чтобы лучше понять коэволюцию плотного ядра, образующего звезду, и планет, образующих околозвездный диск.

Источник: phys.org