Co reguluje tempo narodzin gwiazd w „szkielecie” naszej Galaktyki

Ostatnio astronomowie z użyciem teleskopu umieszczonego na samolocie latającym wysoko w ziemskiej atmosferze odkryli, w jaki sposób pola magnetyczne wpływają na procesy gwiazdotwórcze w gęstych włóknach – tworzących jak gdyby „szkielet” – które rozciągają się wzdłuż tych ramion.

W pracy opisano, jak działające w skali galaktyki pola magnetyczne, w zależności od ich orientacji i siły, mogą zarówno przemieszczać materiał z jednego obszaru do drugiego, jak i zapobiegać zapadaniu się pod wpływem grawitacji pyłu i gazu wchodzących w skład najgęstszych obszarów. Wpływa to hamująco na formację gwiazd; gdyby ich nie było, mielibyśmy znacznie jaśniejsze nocne niebo niż to, które widzimy obecnie.

Obserwacje teleskopami naziemnymi w 2015 roku potwierdziły właściwości fizyczne gazowo-pyłowych „kości” w ramionach Drogi Mlecznej. Jednakże badacze nie znali dokładnego wpływu pól magnetycznych na procesy gwiazdotwórcze w mniejszych skalach. „Wiedzieliśmy, że galaktyczne kości istnieją, lecz nie było wtedy sposobu na mapowanie szczegółów ich struktury magnetycznej” – mówi Simon Coudé, badacz z Worcester State University i Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics. Coudé przedstawił te nowe odkrycia na zimowym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego.

Obecnie badacze ustalają strukturę tych pól magnetycznych w niewielkich skalach, mierząc kierunki ustawiania się cząstek pyłu. W szczególności badają, jak właściwości magnetyczne przyczyniają się do powstrzymania gazu i pyłu w masywnych kościach przed skolapsowaniem i utworzeniem gwiazd. Dzięki danym uzyskanym z instrumentów teleskopu SOFIA umieszczonego na pokładzie boeinga 747 w ostatnich latach jego funkcjonowania, „mogliśmy poznać strukturę pola w obłokach gwiazdotwórczych na dużych połaciach Galaktyki”, mówi Coudé.

Jedna z wykonanych w ramach tego projektu map kości pokazała, że pola magnetyczne mają tendencję do bycia prostopadłymi do ich kierunku w gęstych obszarach aktywnej formacji gwiazd i bardziej równoległymi w innych miejscach. Może to oznaczać, że równoległe pola z mniej gęstych obszarów przesuwają materię do obszarów o większej gęstości, gdzie pola są wystarczająco silne, aby zahamować kolaps grawitacyjny pomimo dodatkowego materiału gwiazdotwórczego. Badacze stwierdzili również obecność pól magnetycznych wzdłuż innych galaktycznych kości, wystarczająco silnych, by stłumić formowanie się gwiazd we wszystkich obszarach poza najbardziej aktywnymi.

„Wiedzieliśmy wcześniej, że pola magnetyczne przenikają całe galaktyki. Teraz widzimy struktury tych pól w najgęstszych rejonach, gdzie istotnie wpływają one na procesy gwiazdotwórcze” – mówi Enrique Lopez Rodriguez, astronom pozagalaktyczny w Kavli Institute for Particle Astrophysics & Cosmology na Stanford University, który nie brał udziału w tych badaniach. Ostatecznie, dodaje, pozwoli to zrozumieć, jak równowaga pomiędzy grawitacją a wielkoskalowymi polami magnetycznymi determinuje formowanie gwiazd w najmniejszych skalach, zarówno w innych galaktykach, jak i naszej.