Astronomer observerer, hvordan to sole samler stof i et binært system

Stjerner fødes midt i store skyer af gas og støv. Lokale fortætninger danner først "embryoner, " som derefter samler stof og vokser. Men hvordan fungerer denne tilvækstproces præcist? Og hvad sker der, når to stjerner dannes i en materieskive? Højopløselige billeder af et ungt stjernesystem afslører for første gang et komplekst netværk af tilvækst filamenter, der nærer to protostjerner i midten af ​​den cirkumbinære skive. Med disse observationer, et internationalt hold af astronomer ledet af Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics var i stand til at identificere en tilvækstproces i to niveauer, circumbinary disk til circumstellar disk til stjerner, begrænser de betingelser, der fører til dannelsen og udviklingen af ​​dobbeltstjernesystemer.

De fleste stjerner i universet kommer i form af par – binære stjerner – eller endda flere stjernesystemer. Nu, dannelsen af ​​et sådant binært stjernesystem er blevet observeret for første gang med ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) billeder i høj opløsning. Et internationalt hold af astronomer ledet af Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics målrettede systemet [BHB2007] 11, det yngste medlem af en lille klynge af unge stjerneobjekter i Barnard 59-kernen i Pipe-tågen molekylære sky. Mens tidligere observationer viste en accretion-konvolut, der omgiver en cirkumbinær disk, de nye observationer afslører nu også dens indre struktur.

"Vi ser to kompakte kilder, som vi fortolker som cirkumstellære skiver omkring de to unge stjerner, " forklarer Felipe Alves fra MPE, der ledede undersøgelsen. "Størrelsen af ​​hver af disse skiver svarer til asteroidebæltet i vores solsystem, og deres indbyrdes afstand er omkring 28 gange afstanden mellem Jorden og Solen." Begge protostjerner er omgivet af en cirkumbinær skive med en samlet masse på omkring 80 Jupiter-masser, som viser et komplekst netværk af støvstrukturer fordelt i spiralformer. Formen af ​​filamenterne antyder streamers af indfaldende materiale, hvilket bekræftes af observation af molekylære emissionslinjer.

"Dette er et virkelig vigtigt resultat, " siger Paola Caselli, direktør og MPE og leder af center for Astrokemiske Studier. "Vi har endelig afbildet den komplekse struktur af unge binære stjerner, med deres "fødefilamenter", der forbinder dem med den cirkumbinære disk. Dette giver vigtige begrænsninger for nuværende modeller for stjernedannelse."

Astronomerne fortolker filamenterne som indstrømningsstreamere fra den udvidede cirkumbinære skive, hvor den cirkumstellare skive omkring den mindre massive af de to protostjerner modtager mere input, i overensstemmelse med teoretiske forudsigelser. Den estimerede tilvæksthastighed er kun omkring 0,01 Jupitermasser om året, hvilket stemmer overens med anslåede rater for andre protostellare systemer. På samme måde som den cirkumbinære disk fodrer de circumstellare skiver, hver circumstellar disk føder protostjernen i dens centrum. Men på diskstjerneniveau, tilvæksthastigheden udledt af observationerne er højere for det mere massive objekt. Observationen af ​​emission fra en udvidet radiojet for det nordlige objekt bekræfter dette resultat, hvilket er en uafhængig indikation af, at denne protostjerne faktisk samler mere materiale.

"Vi forventer, at denne to-niveau tilvækst proces vil drive dynamikken i det binære system under dets massetilvækst fase, " siger Alves. "Mens den gode overensstemmelse mellem disse observationer og teorien allerede er meget lovende, vi bliver nødt til at studere flere unge binære systemer i detaljer for yderligere at begrænse de forhold, der fører til stjernernes mangfoldighed."