Согласно теории, лишь часть вещества, собранного изначально в газопылевой кокон, остается внутри звезды либо превращается в движущиеся вокруг нее планеты.
Большая же часть диффузной материи выбрасывается наружу под действием сил, природа которых еще до конца не выяснена. Потоки газа движутся в противоположных направлениях вдоль оси вращения гигантского пылевого диска, унося с собою огромное количество пыли, окружающей юную звезду. Так лучи новой звезды впервые устремляются в удаленные уголки космоса. Однако этот свет распространяется лишь в двух направлениях перпендикулярно диску. В плоскости же диска на пути света по-прежнему остается толстый слой пыли. Но даже если пыль делает звезду невидимой с Земли, астрономы все равно узнают о ее рождении по ярко освещенным облакам — так называемым отражательным туманностям, — которые образуются с двух сторон от пылевого диска за счет рассеяния части излучаемого звездой света на частицах пыли, уносимых потоком материи.
Переменная туманность Хаббла — иллюстрация того, как, вероятно, зарождалась Солнечная система.
Поскольку плотный газопылевой диск опоясывает молодую звезду вдоль экватора, она свободно излучает свет только в области полюсов. Оттуда же извергаются мощные потоки пыли и газа, рассеивающие большинство фотонов вперед — вдоль оси вращения диска. Лишь небольшая часть излучения достигает Земли, откуда эта гигантская «звездная колыбель», похожая на огромные песочные часы, выглядит как светлое пятнышко треугольной формы.
Определить точное местоположение молодой звезды, имеющей отражательную туманность, нетрудно — достаточно измерить поляризацию излучения в различных точках туманности и ее окрестностях. Хотя свет, первоначально испускаемый звездой, неполяризован, после рассеяния на частицах пыли он приобретает линейную поляризацию, плоскость которой легко определить с помощью поляриметра (см. «Наука и жизнь» № 7, 1999 г.). Результаты измерений наносят на изображение туманности в виде небольших штрихов, ориентированных вдоль направления поляризации излучения в соответствующем участке пространства. Если нанести много таких штрихов, они расположатся по концентрическим окружностям, в центре которых и «прячется» молодая звезда.
Конечно, в реальности все несколько сложнее, поскольку на ориентацию плоскости поляризации могут влиять различные факторы. Например, внутри одной туманности может находиться несколько источников излучения, а на пути к Земле свет может встретить скопления удлиненных частиц пыли, которые изменят его поляризацию. Чтобы учесть все подобные факторы, приходится строить сложные теоретические модели и применять компьютерное моделирование.
Звездный свет, рассеянный пылевыми частицами, имеет линейную поляризацию. Нанеся на снимок направление поляризации, получают серию концентрических окружностей, в центре которых расположена звезда.
В середине 90-х годов Стюарт Кларк и его коллеги из университета в Хертфордшире (Великобритания), занимавшиеся компьютерным моделированием рассеяния света в отражательных туманностях, решили проверить экспериментально некоторые результаты своих вычислений. Проведенный ими теоретический расчет показывал, что в толстом слое пыли вблизи звезды свет может рассеиваться не один, а несколько раз, в результате чего небольшая часть фотонов должна приобрести сначала линейную, а потом циркулярную поляризацию. Эксперимент по обнаружению циркулярно поляризованного излучения решено было провести на телескопе Англо-австралийской обсерватории в Новом Южном Уэльсе (Австралия) с применением инфракрасной камеры и специально сконструированного циркулярного поляриметра. Стоит отметить, что в то время исследователи еще ничего не знали ни о Мерчисонском метеорите, ни о гипотезе влияния поляризованного света на формирование жизни на Земле.
Измерения начались в мае 1995 года. Несмотря на неблагоприятные погодные условия, ученым удалось исследовать излучение GSS30 — молодой звезды, окруженной облаком пыли. Оказалось, что примерно два процента света, рассеиваемого отражательной туманностью, имеет циркулярную поляризацию. Это совпадало с тем, что предсказывал компьютерный расчет. Регистрируемое излучение содержало в себе как правую, так и левую компоненту циркулярно поляризованного света, однако, к удивлению исследователей, эти компоненты были пространственно разделены и, казалось, исходили из разных участков туманности.
Туманность Ориона. В области, отмеченной рамкой, находится молекулярное облако.
При исследовании Кассиопеи и ряда других туманностей Кларк и его коллеги либо вовсе не обнаружили циркулярно поляризованного света, либо его доля в общем излучении по-прежнему не превышала одного-двух процентов. Однако в созвездии Ориона ученых ждал настоящий сюрприз!
Туманность Ориона — один из наиболее известных объектов на ночном небе. Это ближайшее к Земле место, где рождаются звезды-гиганты. По сути, туманность Ориона — это маленькая замочная скважина, позволяющая астрономам с помощью инфракрасного излучения наблюдать за тайной жизнью огромного молекулярного облака. Коллега Кларка Антонио Крисостому исследовал с помощью поляриметра окрестность молодой звезды IRc2 и обнаружил, что в двух отдельных участках ее отражательной туманности доля циркулярно поляризованного излучения достигает почти 20 процентов! Такой результат просто ошеломил ученых. Однако вскоре похожие значения были получены еще одним коллегой Кларка, Франсуа Менардом из университета в Гренобле, исследовавшим участок неба NGC6334V, где также рождаются звезды.
Неожиданные экспериментальные результаты требовали тщательной проверки теоретической модели и компьютерного расчета. Однако повторные вычисления убедительно показали, что при рассеянии света на частицах сферической формы доля циркулярно поляризованного излучения должна быть значительно ниже той, что наблюдается в эксперименте. Так в чем же дело?
Исследователи пребывали в некотором замешательстве до тех пор, пока Алан Маккол не выдвинул одну, в общем-то не новую, идею: а что если свет рассеивается не сферическими, а слегка удлиненными частицами пыли, ориентированными вблизи звезды ее магнитным полем? При такой конфигурации рассеивающей среды доля циркулярно поляризованного света действительно будет большой, даже если перед этим свет не обладал линейной поляризацией.
Два механизма образования циркулярно поляризованного света:
1. Свет звезды рассеивается на частицах пылевого облака и приобретает линейную поляризацию. В результате сложения волн, приходящих под прямым углом, образуется циркулярно поляризованный свет.
2. После рассеяния неполяризованного света звезды удлиненными частицами пыли, ориентированными в ее магнитном поле, сразу возникает свет с циркулярной поляризацией.
Переломным моментом в работе астрономов стала неожиданная догадка сотрудника англо-австралийской обсерватории Джереми Бейли, что открытие циркулярно поляризованного звездного излучения может существенным образом повлиять на представления о происхождении жизни на Земле. Хотя все исследования проводились в инфракрасных лучах, Бейли теоретически доказал, что в ультрафиолетовом и даже видимом диапазонах звездный свет также может приобретать круговую поляризацию после рассеяния на частицах пыли. При этом если право- и левополяризованная компоненты ультрафиолетового излучения окажутся пространственно разделены, то в соответствующих участках молекулярного облака будут разрушаться молекулы аминокислот одного определенного типа зеркальной симметрии. Это приведет к тому, что в межзвездном пространстве образуются огромные области, в которых сохранятся только либо правые, либо левые молекулы. Очевидно, что такая пространственная асимметрия может в итоге сказаться на развитии молодых планетных систем, населяющих молекулярное облако: одни планеты окажутся заселены преимущественно D-, а другие — преимущественно L-аминокислотами.