Nuvem molecular de Touro (escala de cinza), da qual L1544 faz parte, sobreposta à imagem do céu 2MASS e orientação de campo com base nos dados do Planck (linhas brancas finas). Mostrado é o espectro HINSA Zeeman (linha branca grossa) com a assinatura Zeeman ajustada (azul). crédito: NAOC

Os campos magnéticos são os componentes primários, mas muitas vezes “secretos” do meio interestelar e do processo de formação estelar. O sigilo em torno dos campos magnéticos interestelares pode ser atribuído à falta de investigações experimentais.

Enquanto Michael Faraday já estava pesquisando a conexão entre magnetismo e eletricidade usando bobinas no início do século 19 no porão da Royal Institution, hoje em dia os astrônomos ainda não conseguem publicar as bobinas a anos-luz de distância.

Usando o Radiotelescópio Esférico de Abertura de Quinhentos Metros (FAST), uma equipe internacional liderada pelo Dr. Li Di dos Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências (NAOC) obteve uma força de campo magnético precisa na nuvem molecular L1544 – uma região do meio interestelar que parece pronta para formar estrelas.

A equipe usou a chamada HI Narrow Self-Absorption Technology (HINSA), desenvolvida pela primeira vez por LI Di e Paul Goldsmith com base em dados de Arecibo em 2003. A sensibilidade do FAST facilitou a detecção clara do efeito HINSA Zeeman. Os resultados indicam que tais nuvens atingem um estado supercrítico, ou seja, estão prestes a entrar em colapso, mais cedo do que os modelos padrão sugerem.

“O projeto do FAST para focar as ondas de rádio em um compartimento acionado por cabo resulta em ópticas limpas, que foram essenciais para o sucesso do experimento HINSA Zeeman”, disse o Dr. L.I.

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O estudo foi publicado em temperar a natureza Hoje (5 de janeiro de 2022).

O efeito Zeeman – dividindo a linha espectral em vários componentes de frequência na presença de um campo magnético – é a única sonda direta da força do campo magnético interestelar. O efeito interestelar Zeeman é pequeno. O deslocamento de frequência que surge em nuvens relacionadas é apenas alguns bilionésimos das frequências intrínsecas das linhas de transmissão.

Em 2003, descobriu-se que os espectros de nuvens moleculares contêm uma propriedade de hidrogênio atômico chamada HINSA, que é produzida por átomos de hidrogênio resfriados por meio de colisões com moléculas de hidrogênio. Desde que esta descoberta foi feita pelo telescópio Arecibo, o efeito Zeeman do HINSA tem sido considerado uma sonda promissora do campo magnético em nuvens moleculares.

HINSA tem uma força de linha 5-10 vezes maior que a das partículas traçadoras. O HINSA também tem uma resposta relativamente forte a campos magnéticos e, ao contrário da maioria dos traçadores moleculares, é robusto contra mudanças astroquímicas.

As medições do HINSA do FAST estimaram a força do campo magnético em L1544 em cerca de 4 microgramas, 6 milhões de vezes mais fraco que o da Terra. A análise combinada com absorção de quasar (buraco negro supermassivo ativo) e emissão de hidroxila também mostrou uma estrutura de campo magnético coerente em todo o meio neutro frio, envelope molecular e núcleo denso, com a mesma orientação e tamanho.

Portanto, a transição do subcrítico magnético para o supercrítico – quando o campo é capaz e não pode suportar a nuvem contra a gravidade, respectivamente – ocorre no envelope e não no núcleo, em contraste com a imagem convencional.

Como dissipar o campo magnético interestelar para permitir o colapso das nuvens continua sendo um problema não resolvido na formação de estrelas. A principal solução proposta sempre foi a difusão dipolar – a separação de partículas neutras de plasma – Em núcleos de nuvem.

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A coerência do campo magnético revelada pelo efeito HINSA Zeeman significa que a dissipação do campo ocorre durante a formação do envelope molecular, possivelmente através de um mecanismo diferente da difusão dipolar.

Referência: “Early Transition to Magnetic Criticality in Star Formation” 5 de janeiro de 2022, disponível aqui. temperar a natureza.
DOI: 10.1038/s41586-021-04159-x

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