1583 4

Установлена причина более быстрого, по сравнению с прогнозами, вращения внутренней Солнечной системы

Движение крохотного числа заряженных частиц может помочь разрешить давнюю загадку вращения газовых дисков вокруг молодых звезд, согласно новому исследованию.

Эти структуры, называемые аккреционными дисками, существуют на протяжении десятков миллионов лет и представляют ранний этап эволюции системы звезды. Они содержат материал массой, составляющей лишь небольшую долю от массы звезды, вокруг которой они вращаются. Они называются аккреционными дисками, поскольку газ в этих дисках падает на звезду, приближаясь к ней по спиральной траектории.

Ученые давно поняли, что при таком спиральном падении материала внутренняя часть диска должна вращаться быстрее, что связано с известным законом сохранения углового момента. В самом деле, наблюдения показывают, то внутренняя часть диска вращается быстрее, чем внешняя часть – однако медленнее, чем следует из расчетов, проведенных для системы звезды, исходя из момента сохранения углового момента.

Для объяснения этого несоответствия предлагался ряд гипотез, включая трение между внутренним и внешним диском, а также так называемую «магниторотационную неустойчивость», генерирующую турбулентные эффекты в газе, находящемся в магнитном поле. Однако все описанные гипотезы не дают четкого объяснения причин замедления вращения внутреннего диска Солнечной системы.

В новом исследовании, проведенном группой под руководством Пола Беллана (Paul Bellan), профессора прикладной физики из Кальфорнийского технологического института, США, для решения вопроса о замедлении вращения внутренней части аккреционного диска были смоделированы траектории индивидуальных атомов, электронов и ионов газа. Подробное моделирование показало, что столкновения между нейтральными атомами и значительно меньшими количествами заряженных частиц приводили к тому, что положительно заряженные ионы, или катионы, двигались по спирали к центру диска, в то время как отрицательно заряженные частицы, электроны, оттеснялись к периферии. Нейтральные частицы, тем временем, теряли угловой момент и, подобно катионам, двигались по спирали к центру системы. Подробный математический данного процесса показал, что классический угловой момент в данном случае не сохраняется, однако введенная авторами величина, получившая название «канонического углового момента» и численно равная сумме обычного углового момента и поправки, зависящей от заряда частицы и параметров магнитного поля, демонстрировала четкую тенденцию к сохранению.



Согласно авторам, для нейтральных частиц разница между величинами классического и канонического угловых моментов незначительна, в то время как для заряженных частиц вклад составляющей, связанной с магнитными полями, становится весьма существенным.

Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а электроны – положительный заряд, то движение катионов внутрь при одновременном оттеснении электронов наружу увеличивает общий канонический угловой момент системы. В то же время нейтральные частицы теряют угловой момент в результате столкновений с заряженными частицами и двигаются внутрь, компенсируя таким образом рост канонического углового момента, достигнутый за счет заряженных частиц, пояснили авторы.

Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.

(Добавил: Hot Temp)

Поддержи AstroNews           Читайте AstroNews в Яндекс.Дзен