Strøm af materiale observeret for første gang omkring en ung eruptiv stjerne

Hvert år, omkring to jordmasser af materiale strømmer til skiven af ​​den unge stjerne V346 og heller ikke fra dens omgivelser, at ende på stjernen og forårsage lysere. Det svært at se fænomen blev fanget af en ungarsk ledet forskergruppe ved hjælp af ALMA, det største astronomiske teleskop på jorden. Observationen hjælper med at forstå et centralt fænomen:hvordan circumstellar diske udvikler sig og i sidste ende danner planeter.

Nye planeter fødes i universet hvert sekund. De mest interessante er dem, der ligner Jorden, især hvis de har mulighed for at nære liv.

Indtil for et par årtier siden, kun estimater og modelforudsigelser var tilgængelige for at skitsere, hvor og hvordan beboelige planeter eller ubeboelige planeter er født.

I dag, takket være de største teleskoper, situationen er anderledes:Astronomer kan skimte detaljerne i stjerne- og planetdannelsen og lærer mere om omstændighederne ved deres fødsel.

Der er gjort vigtige fremskridt på dette område af et hold koordineret af ungarske forskere. Det seneste nummer af Astrofysisk Journal offentliggjort en artikel af Ágnes Kóspál og samarbejdspartnere, hvor de studerer den unge stjerne V346 Nor og dens omgivelser. V346 Heller ikke er en protostar kun et par hundrede tusinde år gammel med 0,1 solmasse, men det vokser stadig. Det er muligt, at der i øjeblikket dannes planeter omkring den. Det er et ideelt mål til at analysere, hvilke faktorer der bestemmer egenskaberne for de dannede planeter og deres omgivelser. For det, det er vigtigt at kende sammensætningen, temperatur, og kornstørrelse på skiven, hvor planeterne vokser.

Den ydre del af systemet består af en stor, tynd kuvert, hvorfra gas og støv strømmer ind mod midten. I midten, der er en fladtrykt skive, hvor den nyfødte stjerne fanger materiale fra den inderste kant af skiven. Den ydre del af disken bliver genopfyldt af den indfaldende konvolut. Hastigheden af ​​sidstnævnte flow blev målt præcist af det ungarsk-ledede hold for første gang, og viser sig at være omkring en milliontedel solmasse (eller to jordmasser) om året.

Det største teleskop til at fange de mindste detaljer

ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) radioantennesystemet er placeret i den tørre Atacama-ørken i en højde af 5000 meter over havets overflade.

Når færdig, det vil bestå af 66 radioteleskoper med tallerkener på 12 og 7 meter i diameter, hvoraf de fleste allerede er på plads og operationelle.

Instrumentet kan detektere elektromagnetisk stråling fra himlen med bølgelængder mellem 350 mikrometer og 3 millimeter. Dette spektralområde gør det muligt at studere de tætteste dele af stjernedannende områder og miljøet for unge stjerner, som ikke kan observeres i optisk lys.

Eksperter fra Research Center for Astronomy and Earth Sciences ved det ungarske videnskabsakademi tog billeder af den unge stjerne V346 Nor og dens omgivelser med en rumlig opløsning på et buesekund og analyserede strukturen og bevægelsen af ​​det gasformige materiale. Målet er et ungt udbrudsobjekt, en stjerne fra hovedsekvensen, der stadig vokser ved at fange materiale fra sine omgivelser. Energiproduktionen fra sådanne genstande varierer med tiden, afhængigt af den faktiske materialestrøm fra disken til stjernen. På grund af den ujævne transport af materiale, nogle gange sker spektakulære udbrud. I disse tider, disken opvarmes, og dens materiale omdannes, når støvkornene krystalliserer, som de ungarske forskere opdagede for et par år siden.

Selvom mange detaljer er usikre i denne proces, Ágnes Kóspál og hendes kolleger identificerede og studerede et endnu mindre kendt fænomen i systemet.

Vi ved, at disken giver materiale til protostjernen, men hvordan disken modtager materiale fra den omgivende diffuse kappe har været ukendt.

Indfaldshastigheden på skiven er meget højere end hastigheden fra skiven til stjernen, så disken beholder materialet i et stykke tid. Disk-til-stjerne massetransporten er normalt ret langsom, og det stiger kun lejlighedsvis, når det forårsager en lysning. De ungarske forskere demonstrerede kvantitativt for første gang, hvor meget materiale der falder fra konvolutten ned på disken, hvor den akkumuleres og falder ned på stjernen i en ujævn hastighed.

Forskerne kortlagde placeringen og bevægelsen af ​​skivematerialet ved hjælp af målinger af kuliltemolekylets spektrallinje og 1,3 millimeters emission af støvet. Gassen og støvet er den tætteste i den centrale 350 AU-region omkring den centrale stjerne. Her, skivematerialets rotationsbevægelse bestemmes af den centrale stjernes gravitationsfelt. Længere ude, der er en fladtrykt, disk-lignende struktur, en såkaldt pseudo-disk, hvis bevægelse er en kombination af fald og rotation, bevare vinkelmomentet af den omgivende kappe.

Ifølge de nye ALMA-målinger, pseudo-skiven modtager to jordmasser af materiale hvert år, hvilket er væsentligt større end masseopsamlingshastigheden for den centrale protostjerne.

Observationerne giver det første direkte bevis på, at udbrud af så unge stjerneobjekter sker, når så meget materiale ophobes i den indre skive, at det bliver ustabilt, og massestrømmen til stjernen bliver meget hurtigere i et stykke tid.

Ungarsk ledet internationalt hold

"Dette er den første direkte måling af et misforhold mellem kuvert-til-skive og disk-til-stjerne massestrøm i en ung eruptiv stjerne, " siger Ágnes Kóspál. Den ungarsk-ledede internationale gruppe udnyttede den hidtil usete rumlige opløsning og følsomhed af ALMA i deres opdagelse. Baggrundsviden for undersøgelsen blev for en stor del leveret af MTA CSFK Disk Research Group, et hold, der blev dannet i 2014 ved Konkoly Observatory for at studere dynamikken af ​​circumstellar diske samt stjerne- og planetdannelse i ALMA-æraen. Dette projekt gav den ramme, hvori analysemetoderne blev udviklet til denne undersøgelse.

Dette emne er lovende, fordi udbrud af unge stjerner formodes at have en direkte effekt på diskmaterialet. I V346 Nor-systemet, der kan allerede være planetesimaler, der til sidst vil danne exoplaneter, selvom de fleste af dem vil falde i stjernen eller blive ødelagt af udbruddene. I de kommende årtier, Ágnes Kóspál og hendes samarbejdspartnere planlægger at forstå disse dynamiske skiver og kaste lys over de trin, der fører til planetdannelse og de faktorer, der påvirker den.