astro-ph/0512043
Наблюдательные ограничения на возрасты молекулярных облаков и временная шкала звездообразования: амбиполярная диффузия или турбулентность?
Telemachos Ch. Mouschovias, Konstantinos Tassis, and Matthew W. Kunz
Несколько месяцев назад в СМИ было сообщение, обсуждавшееся, в частности, и у нас, что ученые, мол, опровергли общепринятую теорию звездообразования. Не верьте таким сообщениям, ибо нельзя опровергнуть то, чего нет! Понятно, что звезды образуются из межзвездного вещества, так как им больше не из чего образоваться. Неплохо исследовано также то, что происходит с протозвездой после начала гравитационного сжатия. Но вот процессы, которые приводят к появлению гравитационно обособленного газопылевого ядра, остаются туманными. Точнее, теорий сейчас две.
Одна говорит, что ядра образуются в молекулярных облаках, удерживаемых от коллапса магнитным полем, в результате того, что эта самая поддержка магнитным полем постепенно утрачивается. Поводом к появлению этой теории стало осознание того факта, что масса типичного молекулярного облака существенно превосходит джинсовскую. То есть, молекулярное облако должно коллапсировать практически в шкале времени свободного падения. Поскольку реально этого не происходит, логично предположить, что коллапсу противодействует еще какой-то фактор помимо теплового давления. Долго искать этот фактор не пришлось, ибо молекулярные облака, согласно многочисленным наблюдениям, пронизаны магнитным полем. При наличии магнитного поля коллапс происходит очень медленно, поскольку его темп определяется уже не временем свободного падения, а скоростью очень медленного дрейфа (диффузии) вещества поперек силовых линий магнитного поля. Время жизни протозвезды на стадии холодного дозвездного ядра может составлять многие миллионы лет. Во времена появления этой теории считалось, что молекулярные облака -- очень долгоживущие образования со временем жизни порядка периода вращения Галактики, и неспешность коллапса вполне согласовывалась с этим представлением.
Однако в конце 1990-х и начале 2000-х годов по мере накопления наблюдательных постепенно начало складываться другое мнение, согласно которому молекулярные облака живут очень мало -- порядка одного динамического времени (миллион лет). В эту шкалу магнитная модель уже не вписывалась, и ее начала быстро теснить другая модель -- турбулентная. Согласно ей как сами молекулярные облака, так и их внутренняя структура являются результатом взаимодействия сверхзвуковых турбулентных течений. Плотные ядра образуются в результате турбулентных флуктуаций плотности и являются очень короткоживущими -- порядка миллиона лет.
Турбулентная модель очень красива, так как по сути предлагает общую картину эволюции вообще всей межзвездной среды и прослеживает эволюцию звездообразования, начиная от разреженных облаков атомарного водорода. С другой стороны, в магнитной модели многие аспекты эволюционной последовательности до появления гравитационно обособленного ядра вообще не рассматриваются. В результате магнитная модель, которая на протяжении десятилетий называлась "стандартной", теперь стремительно теряет позиции. Разработкой турбулентной модели занимается по всему миру несколько очень сильных групп, активным защитником же магнитной модели остался по сути один человек -- Телемакос Мусковиас из Иллинойского университета. Но сдаваться он не собирается!
В декабре 2005 года магнитная модель нанесла ответный удар. В статье, о которой я тут пишу, Мусковиас с двумя соавторами существенно меньшего возраста разбирает турбулентную модель по косточкам с намерением доказать, что в ней тоже далеко не все благополучно. То есть, все неблагополучно. Статья написана очень живо и я бы даже сказал экспрессивно. Вот основные тезисы.
1) Мы практически не видим молекулярных облаков без звездообразования и не видим молекулярных облаков, в которых молодые звезды были бы старше пары-тройки миллионов лет. Значит, говорят сторонники короткой шкалы звездообразования, молекулярное облако начинает рождать звезды сразу после собственного появления и через 2-3 миллиона лет после этого диссипирует. Но представление о коротком времени жизни молекулярных облаков основано на наблюдениях близких окрестностей Солнца, отвечает им Мусковиас. Вполне возможно, что мы наблюдаем эти окрестности в какой-то специальный момент эволюции, например, связанный с предшествующим прохождением спирального рукава. Это все равно что, глядя вечером на залитый огнями город, из практического отсутствия выключенных лампочек делать вывод о том, что лампочки зажигают сразу после вкручивания в патрон.
2) Еще один довод против магнитной модели -- результаты реальных наблюдений беззвездных ядер. Если она верна, то мы, казалось бы, должны видеть большое количество плотных газопылевых ядер с сильным магнитным полем, которое удерживает их от коллапса. Но мы их реально не видим. Не видим, конечно, отвечают Мусковиас со товарищи, потому что не можем и не хотим видеть. На той стадии, когда ядро удерживается от коллапса магнитным полем, контраст его плотности с плотностью окружающего вещества родительского молекулярного облака недостаточен, чтобы ядро было классифицировано наблюдателями как таковое. Мы начинаем "видеть" ядро, то есть, вносим его в формальный список ядер, когда поддержка магнитного поля уже утеряна. Именно поэтому во всех идентифицированных ядрах магнитное поле уже слабее гравитации -- в полном согласии с предсказаниями магнитной модели.
3) Главный недостаток турбулентной модели -- отсутствия внятного понимания механизма генерации турбулентности. Но он обязательно появится со временем, говорят сторонники турбулентной модели, ведь турбулентность-то есть, значит, как-то генерируется! Ан нет, говорит Мусковиас, ключевые наблюдаемые признаки турбулентности объясняются и без ее участия -- различными видами МГД-волн.
Статья завершается фразой: "Loose terminology should not replace quantitative standards for determining the validity of a theory" -- "Вольное обращение с терминологией не должно замещать количественные стандарты при определении верности теории".
