Obserwowanie narodzin masywnego układu podwójnego

Zdjęcie w tle przedstawia gęste, pyłowe obłoki gazu (zielony), spływające w kierunku centrum. Ruch gazu, oznaczony przez metanol, w naszą stronę przedstawiono kolorem niebieskim, a od nas kolorem czerwonym. Zbliżenie przedstawia tworzący się układ podwójny gwiazd. Jaśniejsza, główna protogwiazda porusza się w naszą stronę (niebieski), a mniejsza protogwiazda oddala się od nas. Linie przerywane przedstawiają orbity obu protogwiazd wokół wspólnego środka masy. Źródło: RIKEN

Naukowcy z RIKEN Cluster of Pioneering Research w Japonii, Uniwersytetu Technicznego Chalmersa w Szwecji oraz Uniwersytetu Wirginii w USA wraz ze współpracownikami przeprowadzili obserwacje obłoku molekularnego zapadającego się w dwie masywne protogwiazdy, które z czasem utworzą układ podwójny.

Choć wiemy, że większość najmasywniejszych gwiazd posiada gwiezdnych towarzyszy, nie wiemy jak dochodzi do powstania takich układów – czy takie gwiazdy powstają razem z jednego dysku gazowego w środku zapadającego się obłoku, czy też łączą się w pary później w zatłoczonej gromadzie gwiazd.

Zrozumienie dynamiki formujących się układów podwójnych jest trudne, ponieważ protogwiazdy w takich układach wciąż otoczone są gęstym obłokiem gazu i pyłu, który nie przepuszcza większości emitowanego przez nie promieniowania. Na szczęście jednak możliwe jest obserwowanie ich na falach radiowych, jeżeli tylko uda się je dostrzec z wystarczająco wysoką rozdzielczością przestrzenną.

W opisywanym tu projekcie, którego wyniki opublikowano w periodyku Nature Astronomy, badacze kierowani przez Yichen Zhanga z RIKEN Cluster for Pioneering Research oraz Jonathana C. Tana z Uniwersytetu Chalmersa wykorzystali obserwatorium ALMA w Chile do obserwowania, z wysoką rozdzielczością przestrzenną, obszaru gwiazdotwórczego IRAS07299-1651, znajdującego się 1,68 kiloparseka lub 5500 lat świetlnych od Ziemi.

Obserwacje wykazały, że już na tym wczesnym etapie, w obłoku formują się dwa obiekty, masywna “główna” gwiazda centralna i druga “wtórna”gwiazda, która także ma wysoką masę. Po raz pierwszy w historii zespół badawczy był w stanie wykorzystać takie informacje do zbadania dynamiki układu. Obserwacje wskazały, że obie tworzące się gwiazdy oddalone są od siebie o około 180 jednostek astronomicznych (1 j.a. = 1 AU = średnia odległość Słońce-Ziemia = ok. 150 000 000 km). Jest to stosunkowo duża odległość. Aktualnie gwiazdy krążą wokół siebie z okresem prawie 600 lat, a ich łączna masa wynosi co najmniej 18 mas Słońca.

Według Zhanga “to ekscytujące odkrycie, ponieważ od dawna zastanawialiśmy się czy gwiazdy tworzą układy podwójne już na początku procesu zapadania obłoku gwiazdotwórczego czy też dopiero na późniejszym etapie ewolucji. Nasze obserwacje wyraźnie wskazują, że podział na gwiazdy podwójne następują bardzo wcześnie, gdy gwiazdy jeszcze się tworzą”.

Kolejnym odkryciem tego projektu jest fakt, że układy podwójne rozwijają się w jednym dysku znajdującym się wewnątrz zapadającego się obłoku. Wtórna, druga gwiazda układu podwójnego powstaje w wyniku fragmentacji dysku pierwotnie otaczającego główną, masywniejszą protogwiazdę. W ten sposób pierwotnie mniejsza, druga protogwiazda, może “ukraść” trochę materii opadającej na jej towarzyszkę, wskutek czego obie gwiazdy kończą jako gwiazdy o zbliżonej masie.

Tan dodaje: “To bardzo ważne odkrycie na drodze do zrozumienia narodzin masywnych gwiazd. Takie gwiazdy są niezwykle ważnym elementem wszechświata, m.in. dlatego, że pod koniec swojego życia wyrzucają z siebie ciężkie pierwiastki, z których zbudowane są chociażby planety skaliste takie jak Ziemia, czy takie istoty jak my sami”.

Źródło: RIKEN

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1038/s41550-019-0718-y