Para entender o papel dos campos magnéticos, uma equipe de pesquisa internacional liderada por Thenhara Pillai, Universidade de Boston e Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) em Bonn, Alemanha, observou a rede filamentar do gás denso em torno de um jovem aglomerado de estrelas no vizinhança, com o polarímetro HAWC + no observatório aerotransportado SOFIA em comprimentos de onda infravermelhos. Sua pesquisa mostra que nem todos os filamentos densos são criados iguais. Em alguns dos filamentos, o campo magnético sucumbe ao fluxo de matéria e é puxado para o alinhamento com o filamento. A força gravitacional assume as partes mais densas de alguns filamentos e o fluxo de gás fracamente magnetizado resultante pode alimentar o crescimento de jovens aglomerados estelares como uma correia transportadora.
Os resultados são publicados na edição desta semana da Nature Astronomy.
O meio interestelar é composto de tênue gás e poeira que preenche o vasto vazio entre as estrelas. Estendendo-se pela Galáxia, este material bastante difuso passa a ser um reservatório de massa significativo nas Galáxias. Um componente importante desse gás interestelar são as nuvens moleculares frias e densas que mantêm a maior parte de sua massa na forma de hidrogênio molecular. Uma descoberta importante na última década foi que uma extensa rede de filamentos permeia cada nuvem molecular. Surgiu uma imagem de que estrelas como o nosso próprio Sol se formam preferencialmente em aglomerados densos na intersecção dos filamentos.
Os pesquisadores observaram a rede filamentar de gás denso ao redor do Cluster Serpens South com HAWC +, um detector sensível à polarização a bordo do observatório aerotransportado SOFIA, a fim de entender o papel dos campos magnéticos. Localizado a cerca de 1.400 anos-luz de nós, o aglomerado de Serpens South é o mais jovem aglomerado conhecido na vizinhança local, no centro de uma rede de filamentos densos.
As observações mostram que os filamentos gasosos de baixa densidade são paralelos à orientação do campo magnético e que seu alinhamento se torna perpendicular em densidades de gás mais altas. A alta resolução angular de HAWC + revela mais uma reviravolta nunca vista na história. "Em alguns filamentos densos, o campo magnético sucumbe ao fluxo da matéria e é puxado para o alinhamento com o filamento", diz Thenhara Pillai (Universidade de Boston e MPIfR Bonn), o primeiro autor da publicação. "A força gravitacional assume as partes mais opacas de certos filamentos no aglomerado de estrelas de Serpens e o fluxo de gás fracamente magnetizado resultante pode alimentar o crescimento de aglomerados estelares jovens como uma correia transportadora", acrescenta ela.
É entendido a partir de simulações e observações teóricas que a natureza filamentar das nuvens moleculares na verdade desempenha um papel importante na canalização de massa do meio interestelar maior para jovens aglomerados estelares cujo crescimento é alimentado pelo gás. Espera-se que o processo de formação e evolução das estrelas seja conduzido por uma complexa interação de várias forças fundamentais - a saber, turbulência, gravidade e o campo magnético. A fim de obter uma descrição precisa de como os aglomerados densos de estrelas se formam, os astrônomos precisam definir o papel relativo dessas três forças. Os movimentos turbulentos do gás, bem como o conteúdo da massa dos filamentos (e, portanto, a força da gravitação) podem ser medidos com relativa facilidade. No entanto, a assinatura do campo magnético interestelar é fraca, também porque é cerca de 10.000 vezes mais fraca do que até mesmo nossa própria Terra ' campo magnético s. Isso tornou as medições da intensidade do campo magnético nos filamentos uma tarefa formidável.
"As direções do campo magnético neste novo mapa de polarização de Serpens South se alinham bem com a direção do fluxo de gás ao longo do estreito filamento do sul. Juntas, essas observações apoiam a ideia de que os fluxos de acreção filamentar podem ajudar a formar um jovem aglomerado de estrelas", acrescenta Phil Myers da o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, um co-autor do artigo.
Uma pequena fração da massa de uma nuvem molecular é composta por pequenos grãos de poeira que são misturados ao gás interestelar. Esses grãos de poeira interestelar tendem a se alinhar perpendicularmente à direção do campo magnético. Como resultado, a luz emitida pelos grãos de poeira é polarizada - e essa polarização pode ser usada para mapear as direções do campo magnético em nuvens moleculares.
Recentemente, a missão espacial Planck produziu um mapa de todo o céu altamente sensível da emissão de poeira polarizada em comprimentos de onda menores que 1 mm. Isso forneceu a primeira visão em grande escala da magnetização em nuvens moleculares filamentares e seus ambientes. Estudos feitos com dados do Planck descobriram que os filamentos não são apenas altamente magnetizados, mas estão acoplados ao campo magnético de uma forma previsível. A orientação dos campos magnéticos é paralela aos filamentos em ambientes de baixa densidade. Os campos magnéticos mudam sua orientação para serem perpendiculares aos filamentos em altas densidades de gás, o que implica que os campos magnéticos desempenham um papel importante na formação dos filamentos, em comparação com a influência da turbulência e da gravidade.
Esta observação apontou para um problema. Para formar estrelas em filamentos gasosos, os filamentos precisam perder os campos magnéticos. Quando e onde isso acontece? Com a resolução angular da ordem de magnitude mais alta do instrumento HAWC + em comparação com o Planck, agora foi possível resolver as regiões nos filamentos onde o filamento magnético se torna menos importante.
"O Planck revelou novos aspectos dos campos magnéticos no meio interestelar , mas as resoluções angulares mais finas do receptor HAWC + da SOFIA e da polarimetria NIR baseada em terra nos fornecem novas ferramentas poderosas para revelar os detalhes vitais dos processos envolvidos", disse Dan Clemens, Professor e Presidente do Departamento de Astronomia da Universidade de Boston, outro co-autor.
"O fato de termos sido capazes de capturar uma transição crítica na formação estelar foi um tanto inesperado. Isso só mostra o quão pouco se sabe sobre os campos magnéticos cósmicos e quanta ciência nos espera da SOFIA com o receptor HAWC +", conclui Thenhara Pillai.
Mais informações: Assimhara GS Pillai et al. Fluxos de gás filamentar magnetizado alimentando o jovem aglomerado incorporado em Serpens South, Nature Astronomy (2020). DOI: 10.1038 / s41550-020-1172-6
Fornecido pela Max Planck Society
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