Les champs magnétiques sont les composants primaires, mais souvent « secrets », du milieu interstellaire et du processus de formation des étoiles. Le secret entourant les champs magnétiques interstellaires peut être attribué au manque d’enquêtes expérimentales.

Alors que Michael Faraday faisait déjà des recherches sur le lien entre le magnétisme et l’électricité à l’aide de bobines au début du XIXe siècle dans le sous-sol de la Royal Institution, les astronomes ne sont toujours pas en mesure de publier les bobines à des années-lumière.

À l’aide du radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST), une équipe internationale dirigée par le Dr Li Di des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC) a obtenu une intensité de champ magnétique précise dans le nuage moléculaire L1544 – une région du milieu interstellaire qui semble prête à former des étoiles.

L’équipe a utilisé la technologie dite d’auto-absorption étroite HI (HINSA), conçue pour la première fois par LI Di et Paul Goldsmith sur la base des données d’Arecibo en 2003. La sensibilité du FAST a facilité la détection claire de l’effet HINSA Zeeman. Les résultats indiquent que ces nuages ​​atteignent un état supercritique, c’est-à-dire qu’ils sont prêts à s’effondrer, plus tôt que ne le suggèrent les modèles standard.

« La conception de FAST pour concentrer les ondes radio dans un compartiment commandé par câble permet d’obtenir une optique propre, ce qui était essentiel au succès de l’expérience HINSA Zeeman », a déclaré le Dr L.I.

L’étude a été publiée dans tempérer la nature Aujourd’hui (5 janvier 2022).

L’effet Zeeman – divisant la raie spectrale en plusieurs composantes de fréquence en présence d’un champ magnétique – est la seule sonde directe de l’intensité du champ magnétique interstellaire. L’effet Zeeman interstellaire est faible. Le décalage de fréquence qui se produit dans les nuages ​​associés n’est que de quelques milliardièmes des fréquences intrinsèques des lignes de transmission.

En 2003, il a été découvert que les spectres des nuages ​​moléculaires contiennent une propriété de l’hydrogène atomique appelée HINSA, qui est produit par des atomes d’hydrogène refroidis lors de collisions avec des molécules d’hydrogène. Depuis que cette découverte a été faite par le télescope d’Arecibo, l’effet Zeeman de HINSA est considéré comme une sonde prometteuse du champ magnétique dans les nuages ​​moléculaires.

HINSA a une force de raie 5 à 10 fois supérieure à celle des particules de traceur. HINSA a également une réponse relativement forte aux champs magnétiques et, contrairement à la plupart des traceurs moléculaires, est robuste contre les changements astrochimiques.

Les mesures HINSA de FAST ont estimé la force du champ magnétique à L1544 à environ 4 microgrammes, 6 millions de fois plus faible que celle de la Terre. L’analyse combinée avec l’absorption de quasar (trou noir supermassif actif) et l’émission d’hydroxyle a également montré une structure de champ magnétique cohérente dans tout le milieu neutre froid, l’enveloppe moléculaire et le noyau dense, avec la même orientation et la même taille.

Par conséquent, la transition du sous-critique magnétique au supercritique – lorsque le champ est capable et ne peut pas supporter le nuage contre la gravité, respectivement – se produit dans l’enveloppe plutôt que dans le noyau, contrairement à l’image conventionnelle.

La façon dont le champ magnétique interstellaire se dissipe pour permettre l’effondrement des nuages ​​reste un problème non résolu dans la formation des étoiles. La principale solution proposée a toujours été la diffusion dipolaire – la séparation des particules neutres des plasma – Dans les noyaux de cloud.

La cohérence du champ magnétique révélée par l’effet HINSA Zeeman signifie que la dissipation du champ se produit lors de la formation de l’enveloppe moléculaire, éventuellement par un mécanisme différent de la diffusion dipolaire.

Référence : « Early Transition to Magnetic Criticality in Star Formation » 5 janvier 2022, disponible ici. tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-04159-x