Högupplösta observationer av ett ungt stjärnbildande system avslöjar tydligt ett par proto-stjärnor i deras tidigaste evolutionsstadier djupt inbäddade i källan IRAS 16293-2422 i Ophiuchus molekylära moln. Teamet ledd av Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics använde ALMA-interferometern inte bara för att fastställa källkonfigurationen, men också för att mäta gas- och stjärnkinematik, bestämma massan av den unga binära. De två nära proto-stjärnorna är något tyngre än man tidigare trott och de kretsar runt varandra en gång på cirka 400 år.

Systemet som kallas IRAS 16293-2422 är en av de ljusaste stjärnbildande regionerna i vårt grannskap. Den ligger i Ophiuchus molekylära moln på ett avstånd av cirka 460 ljusår och har studerats flitigt, också för att det visar stark emission av många komplexa organiska molekyler, byggstenar av prebiotiska arter. Dock, fram till nu var den detaljerade konfigurationen av regionen oklar, med observationer vid olika våglängder som visar flera kompakta källor på lite olika platser. Denna förvirring berodde på den stora mängden material framför de begynnande protostjärnorna, förväntas i dessa tidigaste stadier av bildning.

Ett internationellt team av astronomer under ledning av Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) har nu erhållit högupplösta radioobservationer med ALMA-interferometern, som tydligt avslöjar två kompakta källor A1 och A2 förutom den välkända protostjärnan B (se fig. 1). "Våra observationer bekräftar platsen för de två nära protostjärnorna och avslöjar att var och en är omgiven av en mycket liten dammskiva. Båda, i tur och ordning, är i sin tur inbäddade i en stor mängd material som visar komplexa mönster", säger María José Maureira från MPE, huvudförfattaren till studien.

Källan A1 har en massa på lite mindre än 1 solmassa och är inbäddad i en liten dammskiva ungefär lika stor som asteroidbältet; källan A2 har en massa på ca 1,4 solmassor och är inbäddad i en något större skiva (se fig. 2). Intressant, denna skiva runt A2 visas också i en vinkel jämfört med den övergripande orienteringen av den större molnstrukturen, medan skivan runt källan B – på ett mycket större avstånd – ses framifrån, tyder på en ganska kaotisk bildningshistoria.

Förutom direkt avbildning av stoftutsläpp, teamet fick också information om gasens rörelse runt stjärnorna genom observationer av spektrallinjer för organiska molekyler, som väl spårar den högdensitetsregion som omger det upptäckta binära systemet. Detta gjorde det möjligt för dem att få en oberoende massmätning och bekräfta att A1 och A2 bildar ett bundet par.

Genom att kombinera deras senaste observationer med data som samlats in under de senaste 30 åren, teamet fann att de två stjärnorna kretsar runt varandra en gång vart 360:e år på ett avstånd som liknar omfattningen av Plutos bana, där omloppsbanan lutar ca 60° (se fig. 3). "Detta är första gången som vi kunde härleda de fullständiga omloppsparametrarna för ett binärt system i detta tidiga skede av stjärnbildning, " påpekar Jaime Pineda från MPE, som bidrog till modelleringen.

"Med dessa resultat kan vi äntligen dyka in i ett av de mest inbäddade och yngsta proto-stellära systemen, avslöjar dess dynamiska struktur och komplexa morfologi, där vi tydligt ser trådformigt material som förbinder de cirkumstellära skivorna med den omgivande regionen och sannolikt till den cirbumbinära skivan. De små skivorna matas förmodligen fortfarande och växer!" betonar Paola Caselli, föreståndare vid MPE och chef för Centrum för astrokemiska studier. "Detta var endast möjligt tack vare ALMAs stora känslighet och observationer av molekyler som unikt spårar dessa täta områden. Molekyler skickar oss signaler med mycket specifika frekvenser, och, efter förändringar av sådana frekvenser över regionen (på grund av interna rörelser) kan man rekonstruera systemets komplexa kinematik. Detta är astrokemins kraft."