Метеоритная пыль сохранила следы магнетизма, который мог участвовать в формировании Солнца. Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) проанализировали примитивный антарктический метеорит DOM 08006 и обнаружили в нем записи мощного магнитного поля, существовавшего в первые 200 000 лет Солнечной системы. Напряженность поля составляла от 150 до 600 микротесла, что в 3–12 раз сильнее современного магнитного поля Земли. Это подтверждает, что магнитные силы наряду с гравитацией играли ключевую роль в рождении Солнца.

Как магнитное поле могло помочь родиться Солнцу

Около 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система возникла из гигантского сферического межзвездного облака газа и пыли, известного как солнечная туманность. За несколько миллионов лет это облако претерпело драматическую трансформацию, сплющившись в протопланетный диск, который сконденсировался, образовав центральное Солнце и окружающие планеты. Астрофизики долго предполагали, что гравитация была главным механизмом, движущим этим коллапсом, но теоретические модели указывали, что магнитные поля, генерируемые движущейся плазмой, могли также обеспечивать необходимый крутящий момент для переноса массы внутрь.

Предыдущее исследование, проведенное профессором MIT Бенджамином Вайсом, выявило сигнатуры магнитного поля примерно через 2 миллиона лет после начала истории Солнечной системы — в период, когда Солнце уже сформировалось, и протопланеты начинали образовываться. Новое исследование отодвигает эту временную линию к самому происхождению Солнечной системы, проверяя, существовало ли магнитное поле, когда само Солнце активно собиралось.

Анализ антарктического метеорита DOM 08006

Опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследование возглавил бывший аспирант MIT Кауэ Борлина (ныне доцент Университета Пердью) вместе с Вайсом и коллегами из Кембриджа, Калтеха, UCLA и Университета Цинхуа. Чтобы найти самые ранние магнитные записи, команда проанализировала DOM 08006 — примитивный метеорит, обнаруженный в 2008 году в хребте Доминион вдоль Восточно-Антарктического ледяного щита. В отличие от подавляющего большинства метеоритов, которые подверглись сильным термическим или водным изменениям в результате планетарных столкновений и нагрева, DOM 08006 оставался удивительно нетронутым на протяжении своей 4,5-миллиардной истории.

Исследователи сосредоточились на микроскопических компонентах внутри метеорита, называемых кальций-алюминиевыми включениями (CAIs). Эти субиллиметровые минеральные зерна образовались в первые 200 000 лет существования Солнечной системы, что делает их старейшими известными твердыми материалами. Команда тщательно исследовала сложные CAIs, чтобы идентифицировать субзерна, содержащие изначально магнитные железосодержащие минералы, способные зафиксировать ориентацию магнитного поля во время их первоначального охлаждения. Используя высокочувствительные палеомагнитные инструменты, исследователи измерили остаточную намагниченность, сохранившуюся в этих минеральных зернах. Измерения выявили магнитное поле туманности с расчетной интенсивностью от 150 до 600 микротесла, что примерно в 3–12 раз сильнее современного магнитного поля Земли.

Что это значит для рождения звезд и планет

Наличие такого сильного магнитного поля во время фазы солнечной туманности демонстрирует, что электромагнитные силы активно помогали перемещать газ и пыль из внешних областей протопланетного диска внутрь, к центральной растущей звезде. Подтвердив, что магнитные поля были активны с самых ранних моментов истории Солнечной системы, исследователи показывают, что магнетизм является фундаментальным ингредиентом, наряду с гравитацией, необходимым для понимания того, как звезды и протопланетные системы коллапсируют и эволюционируют по всей галактике.

Кстати, мы уже писали о том, как комета без хвоста уходит на 241 млрд км от Солнца — там тоже речь о странных объектах на окраинах Солнечной системы, которые ставят под сомнение привычные модели. А здесь, в случае с метеоритной пылью, мы видим, как магнитные поля, возможно, были ключевым фактором в формировании самой звезды.

Это открытие не только проливает свет на ранние этапы формирования Солнечной системы, но и может иметь значение для понимания процессов звездообразования в других частях галактики. Если магнитные поля действительно играли такую важную роль в рождении нашего Солнца, то, вероятно, они также влияют на формирование других звездных систем. Ученые надеются, что дальнейшие исследования метеоритов и анализ их магнитных свойств помогут уточнить модели звездообразования и понять, как именно электромагнитные силы взаимодействуют с гравитацией в этих процессах.

Интересно, что это исследование также поднимает вопросы о том, как магнитные поля могли влиять на формирование планет. Если они помогали перемещать газ и пыль к центру, то, возможно, они также способствовали аккумуляции материала в протопланетном диске, что в конечном итоге привело к образованию планет. Это может объяснить некоторые особенности распределения планет в нашей Солнечной системе и даже в других системах.

В любом случае, открытие сильного магнитного поля в ранней Солнечной системе — это важный шаг вперед в нашем понимании того, как формируются звезды и планетные системы. Оно показывает, что процессы, которые мы наблюдаем сегодня в космосе, могли быть гораздо более сложными и многогранными, чем мы думали раньше. И, возможно, в будущем мы сможем использовать эти знания для поиска других обитаемых миров или даже для понимания происхождения жизни на Земле.

Пока же остается открытым вопрос: насколько универсальна эта модель? Действуют ли магнитные поля так же в других протопланетных дисках, или наша Солнечная система — особый случай? Ответы на эти вопросы могут прийти из наблюдений за молодыми звездами и их дисками, а также из дальнейшего анализа метеоритов, которые хранят в себе записи древних магнитных полей. Исследование DOM 08006 — лишь один из шагов на этом пути, но он уже показывает, насколько важным может быть магнетизм в космических масштабах.