Астрономы наблюдали дозвездное ядро L1544 — плотный и очень холодный газопылевой сгусток, в котором уже сложились условия для рождения нового светила. Объект, расположенный примерно в 554 световых годах от Земли, особенно интересен, поскольку позволяет увидеть раннюю стадию звездообразования — до того, как в облаке появится молодая звезда и начнет менять окружающее пространство своим излучением и потоками вещества.
Главная проблема в таких объектах — понять, как именно вещество начинает падать к центру. Гравитация стремится сжать облако, но тепловое давление, турбулентность и магнитное поле ей мешают. Если бы газ был полностью связан с магнитным полем, оно долго удерживало бы вещество от сжатия. Поэтому нейтральные атомы и молекулы при определенных условиях могут постепенно отделяться от магнитного поля и быстрее двигаться к центру. Этот процесс называется амбиполярной диффузией. Его считают одним из главных механизмов, запускающих рождение светил.
Правда, проверить гипотезу было непросто. Ожидаемая разница в движении заряженного и нейтрального газа настолько мала, что ее почти невозможно заметить. Кроме того, необходимо сравнивать молекулы, возникающие в одной и той же части облака. В противном случае различия в скоростях можно объяснить наблюдениями разных участков газопылевого облака.
Авторы новой научной работы использовали две молекулы, характерные для самых холодных и плотных областей газопылевых облаков: заряженную молекулу N₂D⁺ и молекулу дейтерированного аммиака NH₂D. Скорость газа измерили по излучению молекул с помощью 30-метрового радиотелескопа IRAM (Испания), а затем сравнили результаты.
Выяснилось, что нейтральный газ движется несколько быстрее заряженного. Средняя разница скоростей составила примерно 0,05 километра в секунду, что соответствует значениям, предсказанным моделями амбиполярной диффузии. Таким образом, L1544 может быть первым свидетельством того, что нейтральное вещество действительно «проскальзывает» сквозь магнитное поле.
Сравнив результаты с компьютерными моделями, ученые предположили, что этот эффект возникает по мере роста пылевых частиц в ядре. Поскольку свойства газа меняются, а его связь с магнитным полем ослабевает, вещество быстрее стекает к центру будущей звезды.
При этом не исключены и другие объяснения. Например, обе молекулы могут прослеживать немного разные участки облака, а на результаты измерений способна влиять его сложная форма. Проверить выводы авторов исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, помогут дальнейшие наблюдения.