Astronomowie wyjaśnili zagadkę pochodzenia dwóch różnych strumieni gazu z jednej gwiazdy niemowlęcej. Korzystając z interferometru ALMA, odkryli, że powolny wypływ i szybki strumień z protogwiazdy mają niezgodne osie i że pierwszy został wyrzucony wcześniej niż drugi. Początki tych dwóch strumieni były tajemnicze, ale nowe obserwacje wskazują, że strumienie wystartowały z różnych części dysku wokół protogwiazdy.
Gwiazdy we Wszechświecie mają szeroki zakres mas – od setek Słońc do mniej niż 1/10 masy Słońca. Aby zrozumieć pochodzenie tej różnorodności, astronomowie badają proces formowania się gwiazd, czyli zbiór kosmicznego gazu i pyłu.
Dziecięce gwiazdy zbierają gaz swoim przyciąganiem grawitacyjnym, jednak część materii jest wyrzucana przez protogwiazdy. Ta wystrzelona materia tworzy gwiezdny płacz narodzin, który dostarcza wskazówek do zrozumienia procesu gromadzenia masy przez tworzące się gwiazdy.
Yuko Matsushita z Kyushu University (Fukuoka, Japonia) i jej zespół wykorzystali interferometr ALMA do obserwacji szczegółowej struktury krzyku narodzin od gwiezdnego dziecka MMS5/OMC-3 – i odkryli dwa różne strumienie gazu: wolny wypływ i szybki dżet. Znanych jest kilka przykładów z dwoma przepływami widzianymi na falach radiowych, ale gwiazda MMS5/OMC-3 jest wyjątkowa.
Mierząc dopplerowskie przesunięcie fal radiowych, możemy oszacować prędkość i czas trwania przepływów gazu. Odkryliśmy, że strumień i odpływ wystartowały odpowiednio 500 i 1300 lat temu. Strumienie te są zatem dość młode – powiedziała Matsushita.
Co ciekawsze, zespół odkrył, że osie obu przepływów są niewyrównane o 17o. Oś danego przepływu może być zmienna w dłuższych okresach ze względu na precesję gwiazdy centralnej. Ale w tym przypadku, biorąc pod uwagę skrajną młodość strumieni gazu, naukowcy doszli do wniosku, że niewspółosiowość nie wynika z precesji, ale jest związana z procesem wystrzeliwania.
Istnieją dwa konkurencyjne modele mechanizmu powstawania wypływów i dżetów protogwiazdowych. Niektórzy badacze zakładają, że dwa strumienie powstają niezależnie w różnych częściach gazowego dysku wokół centralnej młodej gwiazdy, podczas gdy inni sugerują, że szybki, skupiony strumień jest formowany jako pierwszy, a następnie porywa otaczającą materię, tworząc wolniejszy wypływ. Pomimo szeroko zakrojonych badań astronomowie nie doszli jeszcze do rozstrzygającej odpowiedzi.
Niewspółosiowość w dwóch przepływach może wystąpić w „modelu niezależnym”, ale jest trudna w „modelu porywania”. Ponadto zespół odkrył, że odpływ został wyrzucony znacznie wcześniej niż dżet. Wyraźnie wskazuje to na prawdziwość „modelu niezależnego”.
Rezultaty obserwacja dobrze pasują do opracowanych przeze mnie modeli – mówi Masahiro Machida, profesor na Uniwersytecie Kyushu. Dziesięć lat temu wykonał pionierskie badania symulacyjne za pomocą superkomputera obsługiwanego przez Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii. W symulacji wypływ szerokokątny jest wyrzucany z zewnętrznego obszaru gazowego dysku wokół protogwiazdy, podczas gdy skolimowany strumień jest wyrzucany niezależnie z wewnętrznego obszaru dysku. Obserwowana niewspółosiowość między dwoma strumieniami gazu może wskazywać, że dysk wokół protogwiazdy jest wypaczony – tłumaczy Machida.
Wysoka czułość i rozdzielczość kątowa interferometru ALMA pozwolą nam znaleźć coraz więcej młodych, bogatych w energię układów odpływowo-strumieniowych, takich jak MMS5/OMC-3. Dostarczą wskazówek, jak rozumieć mechanizmy napędowe odpływów i dżetów. Ponadto badanie takich obiektów powie nam również, w jaki sposób procesy wzrostu masy i wyrzutu działają na najwcześniejszym etapie powstawania gwiazd – powiedziała Satoko Takahashi, astronom z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii oraz współautorka artykułu.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Źródło: ALMA
Na zdjęciu: Obraz protogwiazdy MMS5/OMC-3 uzyskany z ALMA. Protogwiazda znajduje się w centrum a strumienie gazu są wyrzucane na wschód i zachód. Powolny wypływ pokazany jest na pomarańczowo, a szybki strumień na niebiesko. Oczywiste jest, że osie strumienia i wypływu nie są wyrównane. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Matsushita i inni.
