Nowopowstałe gwiazdy emitują silne wiry materii

Obserwacje młodej protogwiazdy znajdującej się około 450 lat świetlnych od Ziemi. Wykorzystując takie zdjęcia wykonane za pomocą obserwatorium ALMA astronomowie z Instytutu Nielsa Bohra po raz pierwszy w historii mogli zbadać w jaki sposób powstaje wir złożony z materii znajdującej się w rotującym dysku pyłowo-gazowym otaczającym młodą gwiazdę. Niebieski kolor przedstawia gaz poruszający się w naszą stronę, a czerwony oddalający się od nas. Źródło: P. Bjerkeli et al./ESASky/ESAC, Hiszpania

Badacze z Instytutu Nielsa Bohra wykorzystali teleskopy sieci ALMA do obserwacji wczesnych etapów formowania nowego układu planetarnego. Po raz pierwszy udało im się dostrzec silny wir emitowany z rotującego dysku gazowo-pyłowego otaczającego młodą gwiazdę. Wyniki badań zostały opublikowane w periodyku Nature.

Nowy układ słoneczny powstaje w dużym obłoku gazu i pyłu, który pod wpływem własnej grawitacji ulega kontrakcji i koncentracji. Po jakimś czasie taki obłok staje się na tyle gęsty, że jego centrum zapada się w kulę gazu, w której ciśnienie ogrzewa materię – powstaje świecąca kula gazu, gwiazda. Pozostała część obłoku pyłowo-gazowego krąży wokół nowo powstałej gwiazdy w dysku, w którym stopniowo materia zaczyna się skupiać i tworzyć coraz większe grudki, które z czasem łączą się ze sobą w planety.

Wraz z nowo powstałymi gwiazdami, tzw. protogwiazdami, badacze obserwowali silne wiry i wypływy, tak zwane dżety. Jednak jak dotąd nikomu nie udało się zaobserwować procesów powstawania takich wiatrów.

„Dzięki obserwatorium ALMA udało nam się zaobserwować protogwiazdę na bardzo wczesnym etapie rozwoju. Zobaczyliśmy jak wiatr, niczym tornado, unosi materię i gaz z rotującego dysku, w którym aktualnie powstaje nowy układ planetarny,” mówi Per Bjerkeli, badacz z Instytutu Nielsa Bohra na Uniwersytecie w Kopenhadze.

Wizja artystyczna wiru unoszącego z dysku protoplanetarnego otaczającego protogwiazdę TMC1A w wieku 100 000 lat. Źródło: Per Bjerkeli/David Lamm/BOID

Obserwatorium ALMA składa się z 66 teleskopów obserwujących niebo w rozdzielczości porównywalnej do pojedynczego lustra o średnicy 16 kilometrów. Obserwowana tym razem protogwiazda znajduje się 450 lat świetlnych od Ziemi – to ponad 30 milionów razy więcej niż odległość Słońce-Ziemia. Mimo odległości, naukowcom udało się zaobserwować dotąd nieznane szczegóły protogwiazd.

„W trakcie kontrakcji obłoku gazowego, materia zaczyna rotować coraz szybciej niczym łyżwiarka wykonująca piruet i stopniowo przyciągająca do siebie ramiona. Aby zwolnić tempo rotacji trzeba usunąć część energii. Tak się dzieje, kiedy nowa gwiazda zaczyna emitować wiatry. Wiatr ma swoje źródło w dysku otaczającym protogwiazdę, i dlatego wraz z nim rotuje. Gdy ten rotujący wiatr oddala się od protogwiazdy zabierając ze sobą część energii, pozostały pył i gaz może kontynuować kontrakcję,” tłumaczy Per Bjerkeli.

Wcześniej naukowcy uważali, że rotujący wiatr powstawał w centrum rotującego dysku gazu i pyłu, jednak nowe obserwacje wskazują na inny mechanizm.

„Widzimy tu, że rotujący wiatr powstaje w całym dysku. Niczym tornado unosi materię z dysku gazowo-pyłowego, a w pewnym momencie wiatr uwalnia materię obłoku i może ona unosić się swobodnie. Dzięki temu prędkość rotacji obłoku spada i nowo powstająca gwiazda może wytrzymać działające na nią siły. Jednocześnie materia w rotującym dysku pyłu i gazu łączy się ze sobą tworząc nowe planety,” tłumaczy Jes Jorgensen, profesor astrofizyki i planetologii w Instytucie Nielsa Bohra na Uniwersytecie w Kopenhadze. Kolejną kwestią, którą chcą zbadać naukowcy jest pytanie, czy uniesiony w ten sposób pył jest wywiewany w przestrzeń kosmiczną czy też opada z powrotem na dysk stając się częścią nowego układu planetarnego.

Źródło: Niels Bohr Insitute