Młody układ gwiezdny z którego powstanie ciasny układ wielokrotny

dnia 27/10/2016
Zdjęcie układu L1448 IRS3B przedstawiające dwie młode gwiazdy w centrum i trzecią nieco bardziej odległą. Spiralna struktura otaczającego je dysku pyłowego wskazuje na niestabilność w dysku. Źródło: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF

Zdjęcie układu L1448 IRS3B przedstawiające dwie młode gwiazdy w centrum i trzecią nieco bardziej odległą. Spiralna struktura otaczającego je dysku pyłowego wskazuje na niestabilność w dysku. Źródło: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF

Po raz pierwszy w historii astronomowie dostrzegli fragmentację pyłowego dysku materii wokół młodej gwiazdy. Naukowcy podejrzewali, że istnieją takie procesy spowodowane przez niestabilność grawitacyjną – jednak dopiero nowe obserwacje przeprowadzone za pomocą obserwatorium Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) oraz Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) pozwoliły zaobserwować ten proces w akcji.

„Uzyskane przez nas wyniki bezpośrednio wspierają wnioski mówiące o tym, że istnieją dwa mechanizmy powstawania wielokrotnych układów gwiezdnych – fragmentacja dysków okołogwiezdnych jaką widzimy powyżej oraz fragmentacja większych obłoków pyłu i gazu, z których powstają młode gwiazdy,” mówi John Tobin z University of Oklahoma oraz Obserwatorium w Lejdzie.

Gwiazdy powstają z olbrzymich obłoków gazu i pyłu, gdy materia w obłoku zaczyna zapadać się grawitacyjnie w gęstsze jądra, które zaczynają przyciągać ku sobie więcej materii. Opadająca materia  prowadzi do powstania rotującego dysku wokół młodej gwiazdy. Z czasem młoda gwiazda zbiera na tyle dużo masy, aby temperatury i ciśnienie w jej centrum umożliwiło rozpoczęcie reakcji termojądrowych.

Wcześniejsze badania wskazywały, że układy wielokrotne zazwyczaj zawierają gwiazdy towarzyszące stosunkowo blisko, w odległości mniejszej niż 500 AU, lub znaczniej dalej – 1000 AU. Astronomowie uważali, że za różnice między tymi odległościami odpowiadają różne mechanizmy powstawania tych układów. Układy, w których składniki są bardziej od siebie oddalone, powstają gdy potężne obłoki ulegają fragmentacji wskutek turbulencji – najnowsze obserwacje wspierają tę ideę.

Nałożone na siebie zdjęcia układu L1448 IRS3B wykonane za pomocą ALMA i VLA. Źródło: Bill Saxton, ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), NRAO/AUI/NSF

Nałożone na siebie zdjęcia układu L1448 IRS3B wykonane za pomocą ALMA i VLA. Źródło: Bill Saxton, ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), NRAO/AUI/NSF

Natomiast o układach, w których składniki są znacznie bliżej siebie, uważano, że pochodzą z fragmentacji mniejszych dysków otaczających młodą protogwiazdę, jednak wniosek ten opierał się na stosunkowej bliskości składników układu.

„Teraz dostrzegliśmy ten proces fragmentacji dysku niemal na żywo,” mówi Tobin.

Tobin, Kaitlin Kratter z University of Arizona wraz ze współpracownikami wykorzystali ALMA i VLA do zbadania młodego układu potrójnego L1448 IRS3B skrytego w obłoku gazowym w gwiazdozbiorze Perseusza, jakieś 750 lat świetlnych od Ziemi. Najbardziej centralna młoda gwiazda oddalona jest od pozostałych o 61 i 183 jednostki astronomiczne. Wszystkie trzy gwiazdy otoczone są dyskiem materii, który na zdjęciach wykonanych za pomocą ALMA, ma wyraźną strukturę spiralną, która z kolei – według astronomów – wskazuje na niestabilność w dysku.

„Ten cały układ najprawdopodobniej ma mniej niż 150 000 lat,” mówi Kratter. „Nasze analizy wskazują, że dysk jest niestabilny, a najbardziej oddalona z tych trzech protogwiazd mogła powstać w ostatnich 10-20 tysiącach lat,” dodaje.

Wizja artystyczna przedstawiająca formowanie układu potrójnego. Po lewej dysk materii ulega fragmentacji na osobne protogwiazdy. Po prawej, powstały wskutek tej fragmentacji układ potrójny. Źródło: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Wizja artystyczna przedstawiająca formowanie układu potrójnego. Po lewej dysk materii ulega fragmentacji na osobne protogwiazdy. Po prawej, powstały wskutek tej fragmentacji układ potrójny. Źródło: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Układ L1448 IRS3B według astronomów stanowi bezpośredni, obserwacyjny dowód fragmentacji na to, że fragmentacja w dysku może prowadzić do powstania młodego układu gwiazd na bardzo wczesnych etapach rozwoju.

„Teraz będziemy poszukiwać kolejnych układów tego typu, aby dowiedzieć się jak często takie procesy przyczyniają się do powstawania populacji układów wielokrotnych,” mówi Tobin.

Naukowcy opublikowali wyniki swoich badań 27. października w periodyku Nature.

Źródło: NRAO