Astronomer som studerar stjärnkammare, stjärnornas födelseplatser, i Vintergatan har funnit att nästan hälften av stjärnorna i galaxen bildas i binära/multipla stjärnsystem (tänk tvillingar, trillingar, fyrlingar).

Trots förekomsten av binära/flera födslar har tidigare studier av stjärnbarnkammare koncentrerat sig mer på hur enstaka stjärnor bildas. Som ett resultat har ursprunget till binära/multipla stjärnsystem länge varit ett mysterium för astronomer.

Nu har dock ett internationellt team ledd av forskare från Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) avslöjat att tätare och mer turbulenta miljöer tenderar att bilda flera stjärnor.

Studien publicerades i The Astrophysical Journal .

Varje stjärnas födelse kräver gravitationskollaps av kalla täta fickor av gas och damm (kända som kärnor) som finns i vad som kallas molekylära moln. Tidigare undersökningar har dock sällan behandlat hur egenskaperna hos dessa täta kärnor påverkar stjärnans mångfald.

I den här studien använde forskarna James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) på Hawaii och Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile för att titta på Orion Cloud-komplexet, som är den närmaste aktiva stjärnbildningsregionen till jorden. Beläget cirka 1 500 ljusår bort i stjärnbilden Orion, är denna stellar plantskola ett idealiskt laboratorium för att testa olika modeller av stjärnbildning.

Med hjälp av JCMT-teleskopet identifierade forskarna 49 kalla, täta kärnor i Orionmolnen som håller på att bilda unga stjärnor. De använde sedan ALMA för att avslöja de interna strukturerna i dessa täta kärnor.

Baserat på högupplösta ALMA-observationer fann forskarna att cirka 13 täta kärnor föder binära/flera stjärnor, medan de andra kärnorna bara bildar enstaka stjärnor. De uppskattade därefter de fysiska egenskaperna (t.ex. storlek, gasdensitet och massa) för dessa täta kärnor från JCMT-observationerna.

Överraskande nog fann de att kärnor som bildar binära/flera stjärnor tenderar att visa högre H₂ gasdensitet och massa än de som bildar enstaka stjärnor, även om storlekarna på olika kärnor visade liten skillnad. "Tätare kärnor är mycket lättare att fragmentera på grund av störningar som orsakas av självgravitation inuti molekylära kärnor", säger Luo Qiuyi, en Ph.D. student från SHAO och första författare till studien.

Teamet observerade också de 49 kärnorna i N₂ H ⁺ (J=1-0) molekylär linje med hjälp av Nobeyama 45-metersteleskopet. De fann att N₂ H ⁺ linjebredderna för kärnor som bildar binära/flera stjärnor är statistiskt sett större än för kärnor som bildar enstaka stjärnor. "Dessa Nobeyama-observationer ger ett bra mått på turbulensnivåer i täta kärnor. Våra fynd tyder på att binära/multipelstjärnor tenderar att bildas i mer turbulenta kärnor", säger prof. Ken'ichi Tatematsu, som ledde Nobeyama-observationerna.

"Med ett ord, vi fann att binära/flera stjärnor tenderar att bildas i tätare och mer turbulenta molekylära kärnor i denna studie," sa Luo.

"JCMT har visat sig vara ett utmärkt verktyg för att avslöja dessa stellar plantskolor för ALMA-uppföljning. Med ALMA som ger oöverträffad känslighet och upplösning, kan vi göra liknande studier på ett mycket större urval av täta kärnor för en mer grundlig förståelse av stjärnbildning, " sa Liu Sheng-Yuan, medförfattare till studien.

"När det gäller framtida arbete har vi ännu inte tittat på effekten av magnetiska fält i vår analys. Magnetiska fält kan undertrycka fragmenteringen i täta kärnor. Så vi är glada att fokusera nästa steg av vår forskning på detta område med hjälp av JCMT och ALMA," sa Liu Tie, motsvarande författare till studien och ledare för ALMA-data. + Utforska vidare

En överraskning visar att stjärnor växer konkurrenskraftigt