Przejdź do treści

ALMA obserwuje spiralny dysk wokół niemowlęcych gwiazd

Nasza wiedza o powstawaniu gwiazd opiera się na wizji kondensacji masy w pierwotnym obłoku protogwiazdowym (zagęszczeniu materii) złożonym z gazu i pyłu. Astronomowie mieli okazję dobrze przyjrzeć się temu procesowi rok temu, badając obszar gwiazdotwórczy w Perseuszu.
Ale okazuje się teraz, że gwiazdy mogą się tworzyć na kilka różnych sposobów.

Młodziutkie, niemowlęce gwiazdy “wyrastają” zwykle wprost z zagęszczeń w obłoku materii. Ale zdarza się, że zasilający nową gwiazdę dysk protogwiazdy rośnie tak bardzo, że sam może z czasem ulegać różnym zaburzeniom grawitacyjnym i ostatecznie zapaść się pod własną siłą grawitacji, tworząc nowe i skupisko materii kolejną gwiazdę. Proces ten nazywa się w astronomii fragmentacją dysku. Naukowcy podejrzewali taki scenariusz od wielu lat, ale jak dotąd nie mieli żadnych dowodów obserwacyjnych mogących świadczyć o tym, że faktycznie on zachodzi.

W nowym artykule opublikowanym w październikowym wydaniu Nature zespół Johna Tobina z Uniwersytetu w Oklahomie znów analizuje obszar gwiazdotwórczy Perseuszu, korzystając przy tym z obserwacji wykonanych interferometrem radiowym ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Przedmiotem badań jest tu potrójny układ protogwiazd znany jako L1448 IRS3B. Naukowców udało się zajrzeć za grubą przesłonę gazu i pyłu, a następnie zobrazować obecny w tym układzie, spiralny dysk zasilający jedną z gwiazd. Ze zdziwieniem odkryli, że jedna z tych niemowlęcych gwiazdek - dawniej uważana za główny składnik układu - w rzeczywistości jest położona na długim spiralnym ramieniu w dysku, rozciągającym się od pary bliższych względem siebie i wzajemnie obiegających się gwiazd położonych w centrum tego układu. To pierwsze bezpośrednie obserwacje dowodzące, że gwiazdy faktycznie mogą powstawać przez fragmentację dysku.

Astronomowie już wcześniej widzieli tam trzy gwiazdy, ale interpretowali fakty obserwacyjne zupełnie inaczej. Przez prawie dwadzieścia lat uważano, że to najdalsza z gwiazd stanowiła centrum układu - ze względu na jej najwyższą jasność. Jednak ALMA pokazała coś zupełnie innego - jest dość odległa od środka. Naukowcy dowiedli dodatkowo, że dysk otaczający protogwiazdy może być niestabilny właśnie w tym miejscu, gdzie pojawia się ta najdalsza gwiazda. Pomogły w tym modele numeryczne, które potwierdziły, że dysk zapada się w sobie dokładnie w tym obszarze.

Astronomowie obliczyli masę centralnego układu podwójnego na bazie pomiarów prędkości obrotu otaczającego go dysku. Okazuje się, że dwie centralne protogwiazdy mają łączną masę równą w przybliżeniu masie Słońca. Obie wciąż rosną, ale najprawdopodobniej nie urosną już dużo więcej - większość odkrytego w tym obszarze przez teleskop ALMA gazu należy już bowiem do gwiazd.

Trzecia protogwiazda, ta powstała z dysku, jest dużo trudniejsza do "zważenia": naukowcy wiedzą tylko, że odpowiada za nią proces formowania się w spirali dysku obłoku gazu o masie rzędu 8,5% masy Słońca. To wyjaśnia, dlaczego jawi się ona jako najjaśniejszy obiekt na zdjęciu: ALMA nie widzi nie tylko samą gwiazdę, ale głównie poświatę otaczającego ją, chłodnego pyłu i gazu. Autorzy artykułu spekulują, że ten trzeci składnik urośnie do największych rozmiarów, bowiem ma dostęp do większej ilości surowców niż para gwiazd w centrum. Choć więc jak na razie jej masa wskazuje raczej na gwiazdę podobną do brązowego karła, z czasem będzie jej przybywało.

Wciąż pozostaje jeszcze pytanie o to, jak często występuje podobna niestabilność grawitacyjna w dysku. Jak często gwiazdy powstają w cieniu swojego rodzeństwa? Naukowcy sądzą, że proces fragmentacji nie należy do rzadkości. Aby móc powiedzieć to na pewno, potrzeba jednak jeszcze wielu obserwacji.


Czytaj więcej:


Źródło: Sky and Telescope

Zdjęcie: obraz ten pokazuje, w jaki sposób rozwijał się potrójny układ gwiazd. Po lewej widzimy, jak dysk materii rozpada się na oddzielne protogwiazdy, a po prawej - gotowa już gwiazda wyłania się z chmury gazu i pyłu. Centralne gwiazdy są od siebie odległe o sześćdziesiąt jednostek astronomicznych (to mniej więcej tyle, co średnica orbity Neptuna), a trzecia z nich leży aż sto osiemdziesiąt trzy jednostki astronomiczne dalej.
Źródło: Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF