Naukowcy ze Szwecji, Japonii i Stanów Zjednoczonych wykorzystali sieć radioteleskopów ALMA (Atacama Millimeter/ submillimeter Array) do precyzyjnych badań zapadającego się obłoku molekularnego. Znaleziono w nim dwie bardzo masywne protogwiazdy, które ostatecznie staną się kiedyś układem podwójnym.
Od dawna wiemy, że większość masywnych gwiazd posiada drugiego gwiazdowego towarzysza. Gwiazdy te okrążają się nawzajem, tworząc tak zwane układy podwójne. Nie do końca wiadomo jednak, dlaczego tak jest i w jaki sposób układy takie się tworzą. Czy gwiazdy podwójne powstają razem z tego samego, spiralnego dysku gazowego znajdującego się w centrum zapadającej się protogwiazdy - pierwotnego obłoku gazu i pyłu, czy też może łączą się w pary dużo później, na skutek przypadkowych spotkań w bogatych, zatłoczonych gromadach gwiazd?
Badanie i zrozumienie dynamiki układów podwójnych jeszcze do niedawna było trudne, bowiem protogwiazdy w takich układach są wciąż spowite grubymi, nieprzejrzystymi obłokami gazu i pyłu. Ciężko wejrzeć poza tę zasłonę używając najnowocześniejszych nawet teleskopów optycznych, ale szczęśliwie jest to możliwe na krótkich falach radiowych, o ile tylko można je obrazować z wystarczająco wysoką rozdzielczością przestrzenną. Tę możliwość zapewnia nam właśnie sieć ALMA.
Naukowcy zaobserwowali niedawno z jej udziałem obszar formowania się gwiazd IRAS07299-1651 znajdujący się w odległości około 5500 lat świetlnych stąd. Obserwacje wykazały, że już na tak wczesnym etapie swej ewolucji obłok ten zawiera dwa obiekty: masywną „główną” gwiazdę centralną i „wtórną” gwiazdę-towarzysza, która, choć jest nieco mniejsza, ma również sporą masę. Po raz pierwszy zespół badaczy był, także w stanie wykorzystać te dane obserwacyjne do opisania dynamiki takiego układu. Okazuje się, że obie wciąż tworzące się gwiazdy są od siebie oddzielone o około 180 jednostek astronomicznych - to całkiem duża odległość. Obecnie krążą one wokół siebie z okresem nie dłuższym niż 600 lat i mają łączną masę co najmniej 18 razy większą niż masa naszego Słońca.
Obserwacje te wyraźnie pokazują, że tworzenie się składników układów podwójnych może zachodzić już bardzo wcześnie. Przemawia to dodatkowo za scenariuszem ewolucji takich układów, w którym składniki gwiazdowe pochodzą ze wspólnego dysku zasilanego przez zapadający się obłok gazu, a wtórna gwiazda powstaje w wyniku fragmentacji dysku, który pierwotnie otacza tylko pierwotny składnik gwiazdowy. Pozwala to początkowo mniejszej, wtórnej protogwieździe podkradać materiał tworzący jej towarzysza. Ostatecznie więc obie utworzone tym sposobem gwiazdy mogą być zbliżonych rozmiarów i mas.
Wynik omawianych badań jest istotny także z punktu widzenia naszej wiedzy o narodzinach wszystkich gwiazd masywnych. Gwiazdy te są o tyle ciekawe, że to właśnie w nich powstają pierwiastki ciężkie - także te, które tworzą Ziemię i znajdują się w naszych ciałach.
Czytaj więcej:
- Oryginalna publikacja: "Dynamics of a massive binary at birth", Yichen Zhang et al (Nature Astronomy 2019)
- Cały artykuł
- Strona sieci ALMA
Źródło: ALMA
Na zdjęciu: Obszar formowania się gwiazd IRAS-07299 i ogromny, wciąż powstający układ podwójny w jego centrum. Obraz w tle ukazuje gęste i pełne pyłu strumienie gazu (zaznaczone na zielono), które wydają się płynąć w kierunku jego środka. Ruchy gazu w naszym kierunku (tu śledzone dzięki obecności cząsteczek metanolu) są pokazane na niebiesko, natomiast w kierunku przeciwnym - na czerwono. Obraz we wstawce to zbliżenie na formujący się podwójny układ gwiazd. Jaśniejsza, niebieska protogwiazda porusza się w naszym kierunku, podczas gdy słabsza z gwiazd (oznaczona kolorem czerwonym) oddala się od obserwatora na Ziemni. Niebieskie i czerwone kropkowane linie pokazują przykładowe orbity obu składników, krążących wokół wspólnego środka mas (oznaczonego krzyżykiem).
