Przejdź do treści

Jak nowonarodzone gwiazdy przygotowują się na narodziny planet

img

Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał dwa najpotężniejsze na świecie radioteleskopy do stworzenia obrazów ponad trzystu dysków protoplanetarnych wokół bardzo młodych gwiazd w Obłokach Molekularnych Oriona. Obrazy te ukazują miejsca narodzin nowych planet oraz najwcześniejsze etapy formowania się gwiazd.

Większości gwiazd we Wszechświecie towarzyszą planety, które powstają w pierścieniach pyłu i gazu, zwanych dyskami protoplanetarnymi. Takie dyski otaczają nawet bardzo młode gwiazdy. Astronomowie chcą wiedzieć, kiedy dokładnie te dyski zaczynają się kształtować i jak wyglądają. Ale młode gwiazdy są bardzo słabe, a w gwiezdnych żłobkach otaczają je gęste obłoki gazu i pyłu. Tylko bardzo czułe radioteleskopy mogą wykryć małe dyski wokół niemowlęcych gwiazd pośród gęsto upakowanej materii w obłokach.

W ramach nowych badań astronomowie skierowali anteny VLA i ALMA na Obłok Molekularny Oriona – region, w którym rodzi się wiele gwiazd. Ten cykl obserwacji, nazwany VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM), jest jak dotąd największym przeglądem młodych gwiazd i ich dysków protoplanetarnych.

Bardzo młode gwiazdy, zwane także protogwiazdami, tworzą się w obłokach gazu i pyłu w przestrzeni kosmicznej. Pierwszym krokiem do formowania się gwiazd jest zapadnięcie się tych gęstych dysków pod wpływem grawitacji. Gdy obłok się zapada, zaczyna wirować, tworząc spłaszczony dysk wokół protogwiazdy. Materia z dysku nadal zasila gwiazdę, stymulując jej wzrost. Z reguły pozostała w dysku materia ostatecznie utworzy planety.

Wiele aspektów dotyczących tych pierwszych etapów formowania się gwiazd i sposobu tworzenia się dysku wciąż pozostaje niejasnych. Przegląd VANDAM dostarcza jednak wielu brakujących informacji, gdyż VLA i ALMA zaglądały przez gęste obłoki i obserwowały setki protogwiazd i ich dyski na różnych etapach powstawania.

Badanie wykazało przeciętną masę i rozmiar dysków protoplanetarnych. Można je porównać ze starszymi dyskami protoplanetarnymi, które także były badane przy użyciu sieci ALMA.

Zespół naukowców stwierdził, że bardzo młode dyski mogą być podobnej wielkości niż dyski starsze, ale są przeciętnie bardziej masywne. Gdy gwiazda rośnie, pochłania coraz więcej materii z dysku. Oznacza to, że młodsze dyski mają w sobie o wiele więcej czystej materii, z której mogłyby powstać planety. Prawdopodobnie większe planety zaczynają się formować już wokół bardzo młodych gwiazd.

Spośród setek zdjęć zebranych w ramach przeglądu, obrazy czterech protogwiazd wyglądały inaczej niż pozostałe i przykuły uwagę naukowców. Wyglądały one bardzo nieregularnie. Astronomowie uważają, że znajdują się na jednym z najwcześniejszych etapów formowania się gwiazd, a niektóre z nich jeszcze nawet nie uformowały się do postaci protogwiazdy.

To wyjątkowe, że naukowcy znaleźli te cztery obiekty. Rzadko spotyka się więcej niż jeden taki nieregularny obiekt podczas jednej obserwacji. Astronomowie nie są do końca pewni, ile mają one lat, ale prawdopodobnie mniej niż 10 tysięcy.

Aby gwiazda została zidentyfikowana jako typowa (klasy 0) protogwiazda, musi ją otaczać nie tylko spłaszczony wirujący dysk protoplanetarny, ale także wypływ wyrzucający materię w przeciwnym kierunku, który usuwa gęsty obłok otaczający gwiazdę i czyni ją optycznie widoczną. Astronomowie nadal nie wiedzą, kiedy te wypływy się pojawiają.

Jedna z gwiazd niemowlęcych w tym przeglądzie, nazwana HOPS 404, ma wypływ o prędkości zaledwie 2 km/s (typowy wypływ z protogwiazdy ma prędkość 10–100 km/s). To duże, puszyste słońce, które wciąż gromadzi dużo masy, aby wytracić moment pędu, by móc dalej rosnąć. Jest to jeden z najmniejszych wypływów, jaki widzieliśmy, i potwierdza naszą teorię dotyczącą tego, jak wygląda pierwszy krok w tworzeniu się protogwiazdy – mówi Nicole Karnath z University of Toledo, Ohio.

Więcej:
How Newborn Stars Prepare for the Birth of Planets

The VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) Survey of Orion Protostars. II. A Statistical Characterization of Class 0 and Class I Protostellar Disks

Detection of Irregular, Submillimeter Opaque Structures in the Orion Molecular Clouds: Protostars within 10,000 yr of Formation?

Źródło: NRAO