Astronomer har fångat en av de mest detaljerade vyerna av en ung stjärna hittills, och avslöjade en oväntad följeslagare i omloppsbana runt den.

Medan du observerar den unga stjärnan, astronomer ledda av Dr. John Ilee från University of Leeds upptäckte att det faktiskt inte var en stjärna, men två.

Huvudobjektet, hänvisad till som MM 1a, är en ung massiv stjärna omgiven av en roterande skiva av gas och damm som var i fokus för forskarnas ursprungliga undersökning.

Ett svagt föremål, MM 1b, upptäcktes strax bortom skivan i omloppsbana runt MM 1a. Teamet tror att detta är ett av de första exemplen på en "fragmenterad" skiva som upptäckts runt en massiv ung stjärna.

"Stjärnor bildas i stora moln av gas och damm i det interstellära rymden, " sa Dr Ilee, från School of Physics and Astronomy i Leeds.

"När dessa moln kollapsar under gravitationen, de börjar rotera snabbare, bildar en skiva runt dem. I lågmassa stjärnor som vår sol, det är i dessa skivor som planeter kan bildas."

"I detta fall, stjärnan och skivan vi har observerat är så massiva att istället för att se en planet bildas i skivan, vi ser en annan stjärna födas."

Genom att mäta mängden strålning som avges av dammet, och subtila förändringar i frekvensen av ljus som emitteras av gasen, forskarna kunde beräkna massan av MM 1a och MM 1b.

Deras arbete, publiceras idag i Astrofysiska tidskriftsbrev , fann MM 1a väger 40 gånger vår sols massa. Den mindre kretsande stjärnan MM 1b beräknades väga mindre än hälften av vår sols massa.

"Många äldre massiva stjärnor finns med närliggande följeslagare, " tillade Dr. Ilee. "Men dubbelstjärnor är ofta mycket lika i massa, och så troligtvis bildade tillsammans som syskon. Att hitta ett ungt binärt system med ett massförhållande på 80:1 är mycket ovanligt, och föreslår en helt annan bildningsprocess för båda objekten."

Den gynnade bildningsprocessen för MM 1b sker i de yttre områdena av kyla, massiva skivor. Dessa "gravitationsmässigt instabila" skivor kan inte hålla sig uppe mot dragningen av sin egen gravitation, kollapsar till ett – eller flera – fragment.

Dr. Duncan Forgan, en medförfattare från Center for Exoplanet Science vid University of St Andrews, tillade:"Jag har ägnat större delen av min karriär åt att simulera den här processen för att bilda gigantiska planeter runt stjärnor som vår sol. Att faktiskt se den bilda något så stort som en stjärna är verkligen spännande."

Forskarna noterar att den nyupptäckta unga stjärnan MM 1b också kan vara omgiven av sin egen cirkumstellära skiva, som kan ha potential att bilda sina egna planeter – men det måste vara snabbt.

Dr. Ilee tillade:"Stjärnor så massiva som MM 1a lever bara i omkring en miljon år innan de exploderar som kraftfulla supernovor, så även om MM 1b kan ha potential att bilda sitt eget planetsystem i framtiden, det kommer inte att finnas kvar länge."

Astronomerna gjorde denna överraskande upptäckt genom att använda ett unikt nytt instrument högt uppe i den chilenska öknen - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Genom att använda ALMAs 66 individuella rätter tillsammans i en process som kallas interferometri, astronomerna kunde simulera kraften hos ett enda teleskop nästan 4 km tvärs över, så att de kan avbilda materialet som omger de unga stjärnorna för första gången.

Teamet har fått ytterligare observationstid med ALMA för att ytterligare karakterisera dessa spännande stjärnsystem under 2019. De kommande observationerna kommer att simulera ett teleskop som är 16 km tvärs över – jämförbart med området innanför ringvägen som omger Leeds.