Astronomer har upptäckt en ung stjärna som genomgår en sällsynt tillväxtspurt – vilket ger en fascinerande inblick i utvecklingen av dessa avlägsna stjärnobjekt.

Ett team av internationella forskare, inklusive experter från University of Exeters avdelning för fysik och astronomi, har observerat ett sällsynt stjärnutbrott på en nyfunnen stjärna, kallas Gaia 17bpi.

Gaia 17bpi tillhör en grupp stjärnor som kallas FU Ori's, uppkallad efter den ursprungliga medlemmen i gruppen, FU Orionis finns i stjärnbilden Orion.

Typiskt är dessa FU Ori-stjärnor, som är mindre än några miljoner år gamla, är gömda bakom tjocka moln av damm och är därför svåra att observera.

Dock, forskargruppen såg stjärnan genomgå en dramatisk evolutionsfas, varvid materia som virvlar runt faller på stjärnan, och så bulkar upp sin massa. Teamet kunde se detta stjärnutbrott genom både infrarött och synligt ljus.

Gaia 17bpi är bara den 25:e medlemmen i FU Ori-klassen som hittills hittats, och en av bara ett dussin som fångats på bar gärning av ett utbrott.

Forskningen är publicerad i The Astrophysical Journal .

Professor Tim Naylor, från Exeters Astrophysics-grupp och medförfattare till studien sa:"Det har krävts mycket tålmodig väntan och noggrann sållning av data för att avslöja denna stjärna, men när vi väl insåg vad som hände har det överträffat förväntningarna.

"Det ger oss också insikt i händelser som kan ha hänt när planeterna i vårt eget solsystem började bildas från en skiva av material runt solen."

Gaia 17bpi upptäcktes först av Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit, som scannar himlen kontinuerligt och gör exakta mätningar av stjärnor i synligt ljus. När Gaia upptäcker en förändring i en stjärnas ljusstyrka, en varning går ut till astronomisamfundet.

Exeter doktorand, och medförfattare till studien Sam Morrell var den första att märka att stjärnan hade ljusnat. Kolleger i forskargruppen tog upptäckten framåt, och upptäckte att stjärnans ljusning hade fångats oberoende i infrarött ljus av NASA:s asteroidjaktande NEOWISE-satellit samtidigt som Gaia såg den, samt ett och ett halvt år tidigare.

NASA:s infrarödavkännande rymdteleskop Spitzer råkade också ha sett början av stjärnans ljusare fas två gånger tillbaka 2014, ger forskarna ett överflöd av infraröd data.

"Dessa FU Ori-händelser är extremt viktiga i vår nuvarande förståelse av processen för stjärnbildning men har förblivit nästan mytiska eftersom de har varit så svåra att observera, säger Lynne Hillenbrand, professor i astronomi vid Caltech och huvudförfattare till en ny rapport. "Det här är faktiskt första gången vi någonsin har sett en av dessa händelser eftersom det händer i både optiskt och infrarött ljus, och dessa data har låtit oss kartlägga rörelsen av material genom skivan och till stjärnan."

De nya rönen belyser några av de långvariga mysterierna kring utvecklingen av unga stjärnor, inklusive hur en stjärna får hela sin massa. Teoretiker tror att FU Ori-händelser - där massa dumpas från skivan på stjärnan under en sammanlagd period på cirka 100 år - kan hjälpa till att lösa gåtan.

Den nya studien visar, med de mest detaljerade ännu, hur material rör sig från mellanregistret på en skiva, i ett område som ligger runt en astronomisk enhet – avståndet mellan jorden och solen – från stjärnan, till stjärnan själv.

NEOWISE och Spitzer var de första att fånga tecken på ansamling av material i mitten av skivan. När materialet började samlas på skivan, det värmde upp, avger infrarött ljus. Sedan, när detta material föll på stjärnan, det värmdes ännu mer, avger synligt ljus, vilket Gaia upptäckte.

"Medan NEOWISEs primära uppdrag är att upptäcka närliggande solsystemobjekt, den avbildar också alla bakgrundsstjärnor och galaxer när den sveper runt himlen var sjätte månad, " säger medförfattaren Roc Cutri, ledande forskare för NEOWISE Data Center vid IPAC, ett astronomi- och datacenter på Caltech. "NEOWISE har undersökt på detta sätt i fem år nu, så det är mycket effektivt för att upptäcka förändringar i ljusstyrkan hos föremål."

Carlos Contreras, en forskarstipendiat från University of Exeter och medförfattare till studien tillade:"Utbrotten av FU Ori-typ kan också ha en inverkan på den tidiga bildningen och utvecklingen av planeterna som bildas i skivorna runt unga stjärnor.

Upptäckten av Gaia 17bpi var biprodukten av ett Exeter-program som har övervakat ett stort urval av unga stjärnor med hjälp av data från Gaia-satelliten, för att mäta frekvensen av FU Ori-händelserna under planetbildningsstadiet."

Forskarna använde W. M. Keck-observatoriet och Caltechs Palomar-observatorium för att bekräfta FU Ori-naturen hos den nyfunna stjärnan. säger Hillenbrand, "Du kan tänka på Gaia som att ha upptäckt den första brottsplatsen, medan Keck och Palomar pekade på den rykande pistolen."