Как новорожденные звезды готовятся к рождению планет

Обзор VANDAM: ALMA и VLA наблюдали более 300 протозвезд и их молодых протопланетных дисков в Орионе. Это изображение показывает подмножество звезд, в том числе несколько двоичных файлов. Данные ALMA и VLA дополняют друг друга: ALMA видит структуру внешнего диска (визуализируется синим цветом), а VLA наблюдает за внутренними дисками и звездными ядрами (оранжевым цветом).
Обзор VANDAM: ALMA и VLA наблюдали более 300 протозвезд и их молодых протопланетных дисков в Орионе. Это изображение показывает подмножество звезд, в том числе несколько двоичных файлов. Данные ALMA и VLA дополняют друг друга: ALMA видит структуру внешнего диска (визуализируется синим цветом), а VLA наблюдает за внутренними дисками и звездными ядрами (оранжевым цветом).

Международная команда астрономов использовала два самых мощных радиотелескопа в мире, чтобы создать более трехсот изображений формирующих планеты дисков вокруг очень молодых звезд в облаках Ориона. Эти изображения раскрывают новые подробности о местах рождения планет и самых ранних стадиях звездообразования.

Большинство звезд во вселенной сопровождаются планетами. Эти планеты рождаются в кольцах пыли и газа, называемых протопланетными дисками. Даже очень молодые звезды окружены этими дисками. Астрономы хотят точно знать, когда эти диски начинают формироваться и как они выглядят. Но молодые звезды очень слабые, и в звездных питомниках их окружают плотные облака пыли и газа. Только высокочувствительные массивы радиотелескопов могут обнаружить крошечные диски вокруг этих маленьких звезд среди плотно упакованного материала в этих облаках.

Для этого нового исследования астрономы указали очень большой массив Карла Дж. Янского (VLA) и Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив (ALMA) Atacama на область в космосе, где рождается много звезд: молекулярные облака Ориона. Этот опрос, получивший название VLA / ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM), является крупнейшим обзором молодых звезд и их дисков на сегодняшний день.

Очень молодые звезды, также называемые протозвездами, образуются в облаках газа и пыли в космосе. Первый шаг в формировании звезды – это когда эти плотные облака разрушаются под действием силы тяжести. Когда облако разрушается, оно начинает вращаться, образуя сплющенный диск вокруг протозвезды. Материал с диска продолжает питать звезду и заставляет ее расти. В конце концов, ожидается, что оставшийся материал на диске сформирует планеты.

Многие аспекты этих первых этапов звездообразования и того, как формируется диск, до сих пор неясны. Но этот новый обзор дает некоторые недостающие подсказки, поскольку VLA и ALMA всматривались в плотные облака и наблюдали сотни протозвезд и их дисков на разных этапах их формирования.

Молодые планетообразующие диски

«Это исследование выявило среднюю массу и размер этих очень молодых протопланетных дисков», – сказал Джон Тобин из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) в Шарлоттсвилле, штат Вирджиния, и руководитель исследовательской группы. «Теперь мы можем сравнить их со старыми дисками, которые интенсивно изучались с ALMA».

Тобин и его команда обнаружили, что очень молодые диски могут быть одинакового размера, но в среднем они намного массивнее, чем старые. «Когда звезда растет, она поглощает все больше материала с диска. Это означает, что у более молодых дисков гораздо больше сырья, из которого могут образовываться планеты. Возможно, более крупные планеты уже начинают формироваться вокруг очень молодых звезд».

Четыре специальных протозвезды

Среди сотен обзорных изображений четыре протозвезды выглядели не так, как остальные, и привлекли внимание ученых. «Эти новорожденные звезды выглядели очень нерегулярно и болтливо», – говорит член команды Николь Карнат из Университета Толедо, штат Огайо (сейчас в Научном центре SOFIA). «Мы думаем, что они находятся на одной из самых ранних стадий звездообразования, а некоторые, возможно, даже еще не превратились в протозвезд».

Особо, что ученые обнаружили четыре таких объекта. «Мы редко находим более одного такого неправильного объекта в одном наблюдении», – добавил Карнат, который использовал эти четыре детские звезды, чтобы предложить схематический путь для самых ранних стадий звездообразования. «Мы не совсем уверены, сколько им лет, но они, вероятно, моложе десяти тысяч лет».

Чтобы быть определенным как типичная (класс 0) протозвезда, звезды должны иметь не только сплющенный вращающийся диск, окружающий их, но также и поток – выбрасывающий материал в противоположных направлениях – который очищает плотное облако, окружающее звезды, и делает их оптически видимый. Этот отток важен, потому что он предотвращает выход из-под контроля звезд, пока они растут. Но когда именно этот отток начинает происходить, это открытый вопрос в астрономии.

Одна из младенческих звезд в этом исследовании, названная HOPS 404, имеет отток всего два километра (1,2 мили) в секунду (типичный отток протозвезды 10-100 км / с или 6-62 миль / с). «Это большое пухлое солнце, которое все еще набирает массу, но только начало свой отток, чтобы терять момент импульса, чтобы иметь возможность продолжать расти», – объяснил Карнат. «Это один из самых маленьких отливов, который мы видели, и он поддерживает нашу теорию о том, как выглядит первый шаг в формировании протозвезды».

Сочетание ALMA и VLA

Изысканное разрешение и чувствительность, обеспечиваемые как ALMA, так и VLA, имели решающее значение для понимания как внешних, так и внутренних областей протозвезд и их дисков в этом обзоре. В то время как ALMA может детально исследовать плотный пыльный материал вокруг протозвезд, изображения с VLA, сделанные на более длинных волнах, были необходимы для понимания внутренних структур самых молодых протозвезд в масштабах, меньших, чем в нашей солнечной системе.

«Совместное использование ALMA и VLA дало нам лучшее из обоих миров», – сказал Тобин. «Благодаря этим телескопам мы начинаем понимать, как начинается формирование планет».

Национальная радиоастрономическая обсерватория является учреждением Национального научного фонда, действующим в рамках соглашения о сотрудничестве от Associated Universities, Inc.


Источник истории:

Материалы предоставлены Национальной радиоастрономической обсерваторией . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылки на журналы :

  1. Джон Дж. Тобин, Патрик Д. Шихан, С. Томас Мегит, Ана Карла Диас-Родригес, Стелла С.Р. Оффнер, Надя М. Мурильо, Мерел Л.Р. ван’т Хофф, Эвин Ф. Ван Дишок, Майра Осорио, Гиллем Англада, Элиз Фурлан, Амелия М. Штутц, Никалас Рейнольдс, Николь Карнат, Уильям Дж. Фишер, Магнус Перссон, Лесли В. Луни, Чжи-Юн Ли, Ян Стивенс, Клэр Дж. Чандлер, Эрин Кокс, Майкл М. Данхэм, Лукаш Тихонец, Михкель Кама, Кейтлин Краттер, Марина Коункель, Брайан Мазур, Люк Мод, Лиза Патель, Лаура Перес, Сара И. Садавой, Доминик Сегура-Кокс, Раджиб Шарма, Брайан Стивенсон, Дэн М. Уотсон, Фридрих Вировский. VLA / ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) Обзор Протозвезд Ориона. II. Статистическая Характеристика класса 0 и класса I протозвездных Диски . Астрофизический Журнал2020; 890 (2): 130 DOI: 10,3847 / 1538-4357 / ab6f64
  2. Н. Karnath, ST Megeath, JJ Tobin, A. Stutz, Z.-Y. Ли, П. Шихан, Н. Рейнольдс, С. Садавой, И. В. Стивенс, М. Осорио, Г. Англада, А. К. Диас-Родригес, Э. Кокс. Обнаружение нерегулярных субмиллиметровых непрозрачных структур в молекулярных облаках Ориона: протозвезды в течение 10 000 лет после образования? Астрофизический Журнал , 2020; 890 (2): 129 DOI: 10,3847 / 1538-4357 / ab659e