Wiele dojrzałych gwiazd ma gwiezdnych towarzyszy, żyjących w ściśle powiązanych gromadach lub przemierzając przestrzeń kosmiczną w układach podwójnych. Sugeruje to, że większość gwiazd powstaje w małych grupach, jednak początek procesu formowania się gwiazd przez długi czas był trudny do zbadania. Obecnie astronomowie skierowali sieci radioteleskopów w stronę jednego z najbardziej aktywnych regionów gwiazdotwórczych w Drodze Mlecznej, aby zbadać najwcześniejsze etapy formowania się gwiazd.
Formowanie się gwiazd na naszym podwórku
Jeżeli chodzi o badanie młodych gwiazd, nie ma lepszego miejsca niż Obłok Molekularny w Orionie: sieć aktywnych regionów gwiazdotwórczych położonych w odległości nieco ponad 1000 lat świetlnych. Obłok Molekularny Oriona zawiera setki protogwiazd, które wciąż wysysają gaz ze swoich mgławic, co czyni je doskonałym miejscem do badania procesów gwiazdotwórczych.
Dwie wiodące teorie formowania się gwiazd to fragmentacja dysku i fragmentacja turbulentna. Teoria fragmentacji dysku sugeruje, że obracający się dysk materii tworzącej gwiazdy może rozpaść się na wiele gwiazd. Teoria fragmentacji turbulentnej zakłada, że małe fluktuacje w gęstej kępie gazu mogą falować na zewnątrz i powodować zapadanie się obłoku gazu. Kluczem do rozróżnienia między tymi hipotezami są ich skale odległości; uważa się, że fragmentacja dysku wytwarza gwiazdy oddzielone od siebie o około 100 jednostek astronomicznych, podczas gdy fragmentacja turbulentna prawdopodobnie generuje bardziej oddalonych towarzyszy.
Pierwsze spojrzenie na nowe gwiazdy
Badania formowania się gwiazd w małych skalach przestrzennych stanowią wyzwanie, ponieważ światło o krótkich długościach fali emitowane przez młode gwiazdy jest silnie przesłonięte przez gaz i pył, a obserwacje na dłuższych długościach fali mają z natury niższą rozdzielczość. Na szczęście, pojawienie się radioteleskopów zwiększyło osiągalną rozdzielczość obrazów radiowych i pozwoliło astronomom badać mniejsze skale niż kiedykolwiek wcześniej. Zespół astronomów wykorzystał Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Very Large Array (VLA) do zbadania towarzystwa gwiazd w obłokach molekularnych Oriona na najwcześniejszych etapach formowania się gwiazd – oraz do zbadania, co te odkrycia oznaczają dla formowania się gwiazd.
Zespół Johna Tobina (National Radio Astronomy Observatory) zbadał 328 protogwiazd w obłokach molekularnych Oriona, w tym 94 w najwcześniejszej fazie ewolucji protogwiazd. Użyli iteracyjnego algorytmu do poszukiwania protogwiazd z towarzyszami w odległości 20–10 000 jednostek astronomicznych (dla porównania, gdyby Słońce miało towarzysza w odległości 10 000 j.a., znajdowałby się w Obłoku Oorta Układu Słonecznego). Autorzy pracy odkryli, że około 30% wszystkich badanych układów zawierało wiele gwiazd, przy czym układy podwójne były bardziej powszechne niż układy potrójne czy poczwórne.
Konkurujące scenariusze tworzenia
Autorzy zauważyli, że rozkład separacji towarzyszy dla najmłodszych protogwiazd ma dwa szczyty – jeden około 100 j.a., a drugi około 3000 j.a. Sugeruje to, że w układach tych występuje wiele mechanizmów formowania; gwiazdy, które formują się w dużych (>500 j.a.) odległościach w wyniku fragmentacji turbulentnej mogą z czasem migrować do wewnątrz, ale porównania z symulacjami sugerują, że istnieje więcej bliskich towarzyszy protogwiazdowych, niż może być uwzględnione w tej migracji.
Zespół doszedł do wniosku, że ponad połowa wszystkich towarzyszy w odległości do 500 j.a. prawdopodobnie uformowała się w wyniku fragmentacji dysku, podczas gdy te w większych odległościach prawdopodobnie powstały w wyniku fragmentacji turbulentnej. Miejmy nadzieję, że nasze przyszłe badania tego bogatego zbioru danych o protogwiazdach ujawnią jeszcze więcej informacji na temat formowania się gwiazd!
Więcej informacji:
Seeking Protostellar Companions in Orion
Źródło: AAS
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Kompleks Obłoku Molekularnego w Orionie. Źródło: ESO/H. Drass i inni.
