Nærbillede afslører binære protostjerner i samlingsprocessen

Højopløsningsobservationer af et ungt stjernedannende system afslører tydeligt et par protostjerner på deres tidligste udviklingsstadier, der er dybt indlejret i kilden IRAS 16293-2422 i Ophiuchus molekylære sky. Holdet ledet af Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics brugte ALMA-interferometeret ikke kun til at fastlægge kildekonfigurationen, men også for at måle gas- og stjernekinematik, bestemme massen af ​​den unge binære. De to tætte protostjerner er noget tungere end hidtil antaget, og de kredser om hinanden en gang om cirka 400 år.

Systemet kaldet IRAS 16293-2422 er et af de lyseste stjernedannende områder i vores nabolag. Det er placeret i Ophiuchus molekylære sky i en afstand af omkring 460 lysår og er blevet bredt undersøgt, også fordi det viser stærk emission af adskillige komplekse organiske molekyler, byggesten af ​​præbiotiske arter. Imidlertid, indtil nu var den detaljerede konfiguration af regionen uklar, med observationer ved forskellige bølgelængder, der viser flere kompakte kilder på lidt forskellige steder. Denne forvirring skyldtes den store mængde materiale foran de begyndende protostjerner, forventes på disse tidligste stadier af dannelse.

Et internationalt hold af astronomer ledet af Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) har nu opnået radioobservationer i høj opløsning med ALMA-interferometeret, som tydeligt afslører to kompakte kilder A1 og A2 foruden den velkendte protostjerne B (se fig. 1). "Vores observationer bekræfter placeringen af ​​de to tætte protostjerner og afslører, at hver af dem er omgivet af en meget lille støvskive. Begge, på tur, er til gengæld indlejret i en stor mængde materiale, der viser komplekse mønstre" bemærker María José Maureira fra MPE, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen.

Kilden A1 har en masse på lidt mindre end 1 solmasse og er indlejret i en lille støvskive på størrelse med asteroidebæltet; kilden A2 har en masse på omkring 1,4 solmasser og er indlejret i en noget større skive (se fig. 2). Interessant nok, denne disk omkring A2 vises også i en vinkel sammenlignet med den overordnede orientering af den større skystruktur, mens disken omkring kilden B - på en meget større afstand - ses med forsiden, indikerer en ret kaotisk dannelseshistorie.

Ud over direkte billeddannelse af støvemissionen, holdet opnåede også information om gassens bevægelse omkring stjernerne gennem observationer af spektrallinjer af organiske molekyler, som godt sporer højdensitetsområdet omkring det opdagede binære system. Dette gjorde det muligt for dem at få en uafhængig massemåling og bekræfte, at A1 og A2 danner et bundet par.

Ved at kombinere deres seneste observationer med data indsamlet over de sidste 30 år, holdet fandt ud af, at de to stjerner kredser om hinanden en gang hvert 360. år i en afstand svarende til omfanget af Plutos kredsløb, hvor kredsløbet vippes ca. 60° (se fig. 3). "Dette er første gang, vi var i stand til at udlede de fulde orbitale parametre for et binært system på dette tidlige stadie af stjernedannelse, " påpeger Jaime Pineda fra MPE, der bidrog til modelleringen.

"Med disse resultater er vi endelig i stand til at dykke ned i et af de mest indlejrede og yngste proto-stjernesystemer, afsløre dens dynamiske struktur og komplekse morfologi, hvor vi tydeligt ser trådmateriale, der forbinder de circumstellare skiver med det omgivende område og sandsynligvis til den cirbumbinære skive. De små diske bliver sandsynligvis stadig fodret og vokser!" understreger Paola Caselli, direktør ved MPE og leder af Center for Astrokemiske Studier. "Dette var kun muligt takket være den store følsomhed af ALMA og observationerne af molekyler, som unikt sporer disse tætte områder. Molekyler sender os signaler ved meget specifikke frekvenser, og, efter ændringer af sådanne frekvenser på tværs af regionen (på grund af indre bevægelser) kan man rekonstruere systemets komplekse kinematik. Dette er astrokemiens kraft."