Bakgrundsbilden visar tät, dammiga gasströmmar (visas i grönt) som ser ut att strömma mot mitten. Gasrörelser, som spåras av metanolmolekylen, som är mot oss visas i blått; rörelser bort från oss i rött. Den infällda bilden visar en inzoomningsvy av den massiva bildande binären, med det ljusare, primär protostjärna som rör sig mot oss visad i blått och svagare, sekundär protostjärna som rör sig bort från oss visas i rött. De blå och röda streckade linjerna visar ett exempel på banor av den primära och sekundära spiralen runt deras massacentrum (markerade med korset). Kredit:RIKEN
Forskare från RIKEN-klustret för banbrytande forskning i Japan, Chalmers tekniska högskola i Sverige och University of Virginia i USA och medarbetare har gjort observationer av ett molekylärt moln som kollapsar och bildar två massiva protostjärnor som så småningom kommer att bli ett binärt stjärnsystem.
Även om det är känt att de flesta massiva stjärnor har kretsande stjärnföljeslagare har det varit oklart hur detta kommer till - till exempel, är stjärnorna födda tillsammans från en gemensam spiralformig gasskiva i mitten av ett kollapsande moln, eller parar de ihop sig senare av slumpmässiga möten i en fullsatt stjärnhop.
Att förstå dynamiken i att bilda binärer har varit svårt eftersom protostjärnorna i dessa system fortfarande är inkapslade i ett tjockt moln av gas och damm som hindrar det mesta ljuset från att fly. Lyckligtvis, det är möjligt att se dem med hjälp av radiovågor, så länge de kan avbildas med tillräckligt hög rumslig upplösning.
I den aktuella forskningen, publiceras i Natur astronomi , forskarna ledda av Yichen Zhang från RIKEN Cluster for Pioneering Research och Jonathan C. Tan vid Chalmers University och University of Virginia, använde Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) teleskoparray i norra Chile för att observera, med hög rumslig upplösning, en stjärnbildande region känd som IRAS07299-1651, som ligger 1,68 kiloparsecs, eller ca 5, 500 ljusår, bort.
Observationerna visade att redan i detta tidiga skede, molnet innehåller två objekt, en massiv "primär" central stjärna och en annan "sekundär" bildande stjärna, också av hög massa. För första gången, forskargruppen kunde använda dessa observationer för att härleda systemets dynamik. Observationerna visade att de två bildande stjärnorna är åtskilda av ett avstånd på cirka 180 astronomiska enheter – en enhet ungefär avståndet från jorden till solen. Därav, de är ganska långt ifrån varandra. De kretsar för närvarande om varandra med en period på högst 600 år, och har en total massa som är minst 18 gånger vår sols massa.
Enligt Zhang, "Detta är ett spännande fynd eftersom vi länge har varit förbryllade över frågan om huruvida stjärnor bildas till binärer under den första kollapsen av det stjärnbildande molnet eller om de skapas under senare skeden. Våra observationer visar tydligt att uppdelningen i dubbelstjärnor sker tidigt, medan de fortfarande är i sin linda."
Ett annat fynd av studien var att binärstjärnorna får näring från en gemensam skiva som matas av det kollapsande molnet och gynnar ett scenario där sekundärstjärnan i binären bildades som ett resultat av fragmentering av skivan ursprungligen runt den primära. Detta gör det möjligt för den initialt mindre sekundära protostjärnan att "stjäla" infallande materia från sitt syskon och så småningom borde de framstå som ganska lika "tvillingar".
Tan tillägger, "Detta är ett viktigt resultat för att förstå födelsen av massiva stjärnor. Sådana stjärnor är viktiga i hela universum, inte minst för att producera, i slutet av sina liv, de tunga elementen som utgör vår jord och finns i våra kroppar."
Zhang avslutar, "Vad som är viktigt nu är att titta på andra exempel för att se om detta är en unik situation eller något som är vanligt för födelsen av alla massiva stjärnor."
