Magnetska polja mogla bi objasniti kako nastaju zvjezdani parovi

Dvojne zvijezde česte su u Mliječnoj stazi, ali njihov rani nastanak dugo je bio težak problem za astronome. Nove superračunalne simulacije pokazuju da magnetska polja u oblacima plina mogu pomoći mladim protozvijezdama da se dovoljno približe i ostanu gravitacijski povezane.

Rezultat je posebno zanimljiv jer bez magnetskog polja isti model daje suprotan ishod: mlade protozvijezde ne stvaraju čvršći par, nego se udaljavaju.

Zagonetka zvjezdanih parova počinje u oblacima plina

Zvijezde nastaju u gustim jezgrama molekularnih oblaka, hladnih područja međuzvjezdanog plina i prašine. Kada se takva jezgra počne urušavati pod vlastitom gravitacijom, u njezinu središtu postupno se oblikuje protozvijezda.

U stvarnosti taj proces rijetko izgleda jednostavno. U istom području često se oblikuje više mladih objekata, a dio njih završava u dvojnim sustavima. To su sustavi u kojima dvije zvijezde kruže oko zajedničkog središta mase.

Astronomske opservacije pokazuju da se mnogi dvojni sustavi oblikuju vrlo rano, dok zvijezde još nisu dovršile vlastiti nastanak. Tu nastaje problem. Da bi dvije protozvijezde postale stabilan par, moraju izgubiti dio kutne količine gibanja. Bez toga ostaju predaleko jedna od druge ili se s vremenom razdvajaju.

Magnetska polja mijenjaju ishod

U novom radu istraživači su računalno modelirali plin oko mladih protozvijezda i pratili kako magnetsko polje utječe na njihovo gibanje. Simulacije su izvedene na više superračunala, među njima ATERUI III i ATERUI II u Nacionalnom astronomskom opservatoriju Japana.

Pokazalo se da međuzvjezdano magnetsko polje može djelovati na plin oko protozvjezdanog para i iz sustava odnijeti dio kutne količine gibanja. Kada se to dogodi, dvije protozvijezde mogu se približiti u vremenu koje odgovara stvarnim uvjetima u mladim zvjezdanim sustavima.

Razlika između dvaju modela bila je jasna. U simulaciji s magnetskim poljem protozvijezde su se mogle povezati u dvojni sustav. U simulaciji bez magnetskog polja udaljenost između njih se povećavala.

Nevidljivi mehanizam u pozadini nastanka dvojnih zvijezda

Rezultat objavljen u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ne znači da svi dvojni sustavi nastaju na isti način. No pokazuje da magnetska polja mogu objasniti dio procesa koji je dosad stvarao problem u modelima nastanka zvijezda.

Gravitacija privlači plin i prašinu, ali to nije dovoljno. U mladim sustavima važno je i kako se taj materijal kreće. Ako se dvije protozvijezde gibaju s previše “zamaha”, ne mogu se dovoljno brzo približiti i povezati u stabilan par. Magnetsko polje tada može djelovati na plin oko njih i odnijeti dio tog viška gibanja iz sustava.

Time se protozvijezde lakše približavaju jedna drugoj. To bi moglo objasniti zašto astronomi dvojne sustave opažaju već u vrlo ranoj fazi, dok zvijezde još nisu potpuno oblikovane.

Od protozvijezda do crnih rupa

Autori rada navode da isti fizički princip može imati šire posljedice. Sličan proces mogao bi djelovati i u središtima mladih galaksija bogatih plinom, osobito nakon spajanja dviju manjih galaksija.

U takvom okruženju mogu nastati masivne dvojne crne rupe. Da bi se spojile u još masivniju crnu rupu, moraju se tijekom vremena dovoljno približiti. Plin i magnetska polja mogli bi pritom pomoći u gubitku energije i gibanja, slično kao u slučaju protozvjezdanih parova.

Takve sustave još je teško izravno simulirati kroz cijelo razdoblje približavanja. Istraživači zato naglašavaju da će se uloga magnetskih polja kod masivnih dvojnih crnih rupa morati provjeravati u budućim, računalno zahtjevnijim modelima.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.