Nowe obserwacje ukazały spiralny dysk protoplanetarny wokół wciąż formującej się, ale już bardzo masywnej młodej gwiazdy. Dowodzi to, że w dysku tym występuje niestabilność grawitacyjna, co ma istotne implikacje dla procesu formowania się gwiazd o dużej masie.
Gdy formują się gwiazdy, to właśnie dysk protoplanetarny pomaga dostarczać materię do rodzącej się protogwiazdy w jego centrum. Uważa się, że w przypadku protogwiazd o masie przekraczającej 8 mas Słońca (i wciąż rosnących) nie ma tzw. ciągłego przepływu materii, a jej skupiska pochodzące z dysku czasem spadają na protogwiazdę, powodując krótkie, epizodyczne wybuchy tempa jej wzrostu.
Międzynarodowy zespół badawczy, w skład którego wchodzą liczni polscy naukowcy z UMK i UWM, wykorzystał techniki interferometrii wielkobazowej VLBI, łączące układy radioteleskopów na całym świecie celem mapowania emisji masera w dysku wokół masywnej protogwiazdy znanej jako G358-MM1. Ta bardzo masywna protogwiazda jest trzecim w historii przypadkiem potwierdzonego obserwacyjnie, gwałtownego wzrostu i była intensywnie obserwowana przez organizację monitorującą masery – M20. Zespół jednak po raz pierwszy był w stanie szczegółowo zbadać to zjawisko.
Wyniki obserwacji pokazują wyraźną rotację wokół centralnej protogwiazdy i wzór spiralny z czterema ramionami w dysku. Spiralne ramiona w rotujących dyskach protoplanetarnych są oznaką niestabilności, cechą, która od dawna była uważana za związaną z formowaniem się masywnych gwiazd, ale nie została jeszcze potwierdzona obserwacyjnie. Odkrycie to nie tylko ujawniło pierwszy napędzany spiralą dysk akrecyjny wokół protogwiazdy o dużej masie, ale także łączy niestabilność ramion spiralnych z epizodycznymi wybuchami wzrostu masy gwiazdy, które są kluczowe w teorii formowania się gwiazd o dużych masach.
W badaniach tych wykorzystano nową technikę znaną jako mapowanie fali ciepła. Kiedy grudka materii opada z dysku na protogwiazdę, uwalnia tym samym dużą ilość energii, który ogrzewa wewnętrzną część dysku, wzbudzając emisję maserową metanolu. Taka fala ciepła przemieszcza się następnie na zewnątrz, ogrzewając coraz bardziej odległe części dysku w miarę upływu czasu. Obserwując regiony, które wywołały emisję masera spowodowaną tym ogrzewaniem, naukowcy mogli zmapować powierzchnię dysku wokół G358-MM1. Zespół ma teraz nadzieję na zastosowanie tej samej techniki w obserwacjach dysków innych protogwiazd o dużej masie, które w przyszłości będą doświadczać gwałtownych wybuchów wzrostu...
Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy 27 lutego 2023 roku.
Więcej informacji:
- Spiral Pattern Gives Clue to how High-Mass Stars Form
- Odkrycie ramion spiralnych dysku akrecyjnego wokół masywnej protogwiazdy
- Protogwiazda w spiralnych ramionach
- A Keplerian disk with a four-arm spiral birthing an episodically accreting high-mass protostar
Źródło: UMK, NAOJ
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Mapa rozkładu materii w dysku wokół protogwiazdy G358-MM1. Krzyżyk w środku reprezentuje położenie masywnej protogwiazdy, określone dzięki mapie jej emisji na falach milimetrowych. Widoczne są struktury spiralne, owijające się wokół protogwiazdy w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Kolory pokazują prędkość gazu: obszary zaznaczone na niebiesko zbliżają się do nas, zaś obszary czerwone pokazują oddalający się gaz. Widać, że system obraca się w postaci dysku keplerowskiego wokół G358-MM1. Źródło: Charlie Willmott, Ross Burns
