Рождению звезд способствует магнитная нестабильность, Pro Science

Aug 21, Pro Science: В последнем номере журнала Physical Review Letters появилась статья группы германских физиков из дрезденского Центра Дрезден-Россендорф им. Гельмгольца (HZDR), которая, похоже, поставила точку в астрофизической проблеме, более полувека не поддававшейся решению. Они показали, каким образом космические магнитные поля участвуют в формировании звезд и прочих небесных тел.

Звезды формируются из огромных газо-пылевых облаков; те, в свою очередь, под действием гравитационного притяжения из бесформенной массы постепенно превращаются в аккреционные диски, что происходит дальше – не совсем понятно.

Дело в том, что такие диски, согласно законам Кеплера, обладают высокой стабильностью, где каждая пылинка движется строго по своей орбите, и, соответственно, никакие звезды в таком диске сформироваться не в состоянии. Для этого нужно, чтобы что-то нарушило высокую кеплеровскую стабильность.

В 1959-м году Евгений Велихов предположил, что таким нарушителем дискового спокойствия могут быть внутренние магнитные поля, что они способны вызывать турбулентности внутри стабильно вращающихся потоков вещества. Гипотеза долго оставалась без должного внимания – ведь магнитное поле может воздействовать на электропроводящие вещества, а в случае с аккреционными дисками это далеко не всегда так – в них существуют большие «мертвые зоны», где электропроводность отсутствует.

Проблема сдвинулась с места только в 1991-м году, когда два американских физика-теоретика, Стивен Бэлбас (Steven Balbus) и Джон Хоули (John Hawley) доказали, что в «мертвых зонах» магнитная вращательная нестабильность (MRI – magneto rotational instability) существует и играет важную роль в формировании космических структур. Их теория долгое время вызывала множество споров, поскольку MRI работает в зонах с низкой электропроводимостью, но в таких зонах и у протопланетных дисков, и на периферии аккреционных дисков, окружающих сверхмассивные черные дыры, численные расчеты затруднены, и оставалось неясным, достаточна ли эта магнитная нестабильность для того, чтобы создавать из пыли компактные космические тела.

Группа доктора Фрэнка Стефани (Frank Stefani) из HZDR решила заменить расчеты экспериментом. В 2005-м году ученые совместно с коллегами из Лейбницевского института астрофизики в Потстдаме сумели в эксперименте с жидким металлом смоделировать космические процессы в лаборатории. Они наложили круговое магнитное поле на вертикальное и сумели регистрировать MRI при небольших магнитные полях и скоростях вращения. Правда, тут же возникло серьезное возражение от других физиков, которые доказывали, что такие «спиральные» нестабильности могут дестабилизировать «вращательные профили» дисков только на самой периферии, где законы Кеплера не работают и о стабильности поэтому нет речи вообще, а в остальных участках дисков поля слишком слабы для возникновения нужных турбулентностей.

Аргумент был серьезным, а ответом на него стала статья в Physical Review Letters.  По их расчетам, там происходит что-то вроде положительной обратной связи – круговые магнитные поля вносят пусть малую, но дестабилизацию во вращательные профили диска, а эта турбулентность приводит к возникновению вертикального магнитного поля, которое, в свою очередь, усиливает его круговую компоненту.

На этом полувековые мытарства вокруг магнитного вмешательства в процессы рождения звезд не заканчиваются, споры продолжаются. В течение нескольких следующих лет команда доктора Стефани будет проводить эксперименты с жидким натрием, – эти эксперименты, как ожидаются, смогут прояснить ситуацию.

Source: Рождению звезд способствует магнитная нестабильность, Pro Science, Polit.ru