Kosmiskt förlossningsrum:Den här bilden visar Barnard 59, del av ett stort mörkt moln av interstellärt damm som kallas Pipe Nebula. De protobinära systemen [BHB2007] 11 studerade med högupplösta bilder är inbäddade i täta moln, men kan observeras vid längre våglängder med radioteleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Kredit:ESO
Stjärnor föds mitt i stora moln av gas och damm. Lokala förtätningar bildar först "embryon, " som sedan samlar materia och växer. Men exakt hur fungerar denna ansamlingsprocess? Och vad händer när två stjärnor bildas i en skiva av materia? Högupplösta bilder av ett ungt binärt stjärnsystem avslöjar för första gången ett komplext nätverk av ackretion filament som vårdar två protostjärnor i mitten av den cirkumbinära skivan. Med dessa observationer, ett internationellt team av astronomer under ledning av Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics kunde identifiera en två-nivå ackretionsprocess, circumbinary disk till circumstellar disk till stjärnor, begränsa villkoren som leder till bildandet och utvecklingen av binära stjärnsystem.
De flesta stjärnor i universum kommer i form av par – binärer – eller till och med flera stjärnsystem. Nu, bildandet av ett sådant binärt stjärnsystem har observerats för första gången med högupplösta ALMA-bilder (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Ett internationellt team av astronomer ledda av Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics riktade in sig på systemet [BHB2007] 11, den yngsta medlemmen i ett litet kluster av unga stjärnobjekt i Barnard 59-kärnan i Pipe-nebulosans molekylmoln. Medan tidigare observationer visade ett ackretionshölje som omgav en cirkumbinär skiva, de nya observationerna avslöjar nu också dess inre struktur.
"Vi ser två kompakta källor, som vi tolkar som cirkumstellära skivor runt de två unga stjärnorna, " förklarar Felipe Alves från MPE, som ledde studien. "Storleken på var och en av dessa skivor liknar asteroidbältet i vårt solsystem, och deras inbördes avstånd är cirka 28 gånger avståndet mellan jorden och solen." Båda protostjärnorna är omgivna av en cirkumbinär skiva med en total massa på cirka 80 Jupiter-massor, som visar ett komplext nätverk av dammstrukturer fördelade i spiralformer. Formen på filamenten antyder streamers av infallande material, vilket bekräftas av observationen av molekylära emissionslinjer.
En zooma in på den delade disken:denna observation av ALMA visar att det proto-binära systemet [BHB2007] 11 omges av dammfilament, där den sydliga (ljusare) unga stjärnan samlar mer material. Kredit:MPE
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) fångade denna oöverträffade bild av två cirkumstellära skivor, där babystjärnor växer, matning med material från deras omgivande födelseskiva. Det komplexa nätverket av dammstrukturer fördelade i spiralformer påminner om slingorna hos en kringla. Dessa observationer kastar nytt ljus över de tidigaste faserna av stjärnors liv och hjälper astronomer att avgöra under vilka förhållanden binära stjärnor föds. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Alves et al.
"Detta är ett riktigt viktigt resultat, säger Paola Caselli, direktör och MPE och chef för centrum för astrokemiska studier. "Vi har äntligen avbildat den komplexa strukturen hos unga binära stjärnor, med sina "matande filament" som ansluter dem till den cirkumbinära skivan. Detta ger viktiga begränsningar för nuvarande modeller av stjärnbildning."
Astronomerna tolkar filamenten som inflödesstreamers från den förlängda cirkumbinära skivan, där den cirkumstellära skivan runt den mindre massiva av de två protostjärnorna får mer input, överensstämmer med teoretiska förutsägelser. Den uppskattade ansamlingshastigheten är bara cirka 0,01 Jupitermassor per år, vilket överensstämmer med uppskattade hastigheter för andra protostellära system. På liknande sätt som den cirkumbinära disken matar de circumstellar diskarna, varje cirkumstellär skiva matar protostjärnan i dess centrum. På diskstjärnans nivå dock, ackretionshastigheten som härleds från observationerna är högre för det mer massiva föremålet. Observationen av emission från ett utökat radiojet för det norra objektet bekräftar detta resultat, vilket är en oberoende indikation på att denna protostjärna verkligen samlar på sig mer material.
"Vi förväntar oss att denna tvånivåaccretionprocess ska driva dynamiken i det binära systemet under dess massaccretionsfas, " säger Alves. "Även om den goda överensstämmelsen mellan dessa observationer och teori redan är mycket lovande, vi kommer att behöva studera fler unga binära system i detalj för att ytterligare begränsa de förhållanden som leder till stjärnmångfald."
