Første ALMA-animation af cirkulerende tvillingestjerner

Forskere analyserede de akkumulerede data fra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og afbildede bevægelsen af ​​et ungt tvillingestjernesystem XZ Tauri over tre år. Denne første "ALMA-animation" af tvillingestjerner nogensinde kaster nyt lys over oprindelsen af ​​de binære stjerner og de planeter, der skal dannes omkring dem.

"Denne præstation blev muliggjort af ALMAs høje opløsning og rige arkivdata, " siger Takanori Ichikawa, den første forfatter til forskningspapiret og en tidligere kandidatstuderende ved Kagoshima University, Japan. "Denne forskning brugte tre års observationsdata. Resultaterne viser gennemførligheden af ​​en ny forskningsmetode, der bruger radioastronomiske animationer i stedet for konventionelle billeder. Jeg håber, at denne metode vil være med til at afklare forskellige astronomiske fænomener i fremtiden."

Solen er en enkelt stjerne, men universet er fuld af dobbeltstjerner, som er to stjerner, der kredser om hinanden. I sin ungdom, hver ung stjerne i et binært system er omgivet af en protoplanetarisk skive bestående af molekylær gas og støv. Denne skive er kendt for at være stedet for planetdannelse. Mange planeter forbundet med binære stjerner er faktisk blevet opdaget, men hvordan skiverne er dannet i binære stjernesystemer og hvordan planeter dannes i disse systemer er stadig et mysterium.

"For at studere dannelsen af ​​planeter i binære stjernesystemer, det er vigtigt nøjagtigt at bestemme de to stjerners kredsløbsbevægelse og hældningen af ​​de enkelte protoplanetariske skiver, " forklarer Shigehisa Takakuwa, professor ved Kagoshima Universitet.

Forskere har foreslået to dannelsesmekanismer for binære systemer; den ene er et opbrud af en enkelt stor gasformig skive, og den anden er fragmentering af den større molekylære sky på grund af voldsom turbulens. I førstnævnte tilfælde, astronomer antager, at kredsløbet for de dobbelte stjerner og de individuelle skiver skal være på samme plan. På den anden side, i sidstnævnte tilfælde, binærstjernernes baneplan og skivernes plan forventes at være anderledes. Dette er et stort problem, som vil påvirke planeternes endelige kredsløb i binære systemer.

Forskerholdet gravede i ALMAs dataarkiv og indhentede data for det unge XZ Tau-system taget i 2015, 2016, og 2017. De analyserede omhyggeligt dataene og lavede for første gang en animation af binærstjernernes orbitale bevægelse, som viser, at XZ Tau B flyttede 3,4 astronomiske enheder (3,4 gange radius af Jordens kredsløb) rundt om XZ Tau A i løbet af disse tre år.

Holdet fandt ud af den tredimensionelle struktur af banen. Ud over, analysere doppler-effekten og fordelingen af ​​radiobølgerne fra skiven omkring hver stjerne i XZ Tau-systemet, de fandt ud af, at disse diske er væsentligt forkert justeret i forhold til hinanden, og heller ikke i samme plan som den binære bane.

Tidligere observationer med ALMA havde fundet eksempler på unge dobbeltstjerner med protoplanetariske skiver skråtstillet i forhold til hinanden. Imidlertid, det er første gang, at kredsløbsbevægelsen af ​​et binært system er blevet afklaret, viser, at hældningen er forskellig fra de cirkumstellare skiver. Disse resultater understøtter ideen om, at XZ Tau-systemet blev dannet via molekylær skyfragmentering.

"Dette er et smukt eksempel på at bruge det rige ALMA-arkiv, " siger Takakuwa. "Arkivet baner vejen for, at unge forskere kan begynde at udføre banebrydende forskning med det samme." Det er sandt for denne undersøgelse. "Jeg er meget beæret over at bidrage til så interessant forskning som bachelorstuderende, " siger Miyu Kido ved Kagoshima University, den anden forfatter til forskningsoplægget. "Jeg håber at kunne bruge denne erfaring i min egen fremtidige forskning."

Disse undersøgelser, "Fejljusterede Circumstellar Disks og Orbital Motion of Young Binary XZ Tau, " er offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift den 23. september, 2021.