En ovanlig grupp stjärnor i stjärnbilden Orion har avslöjat sina hemligheter. FU Orionis, ett dubbelstjärnesystem, fångade först astronomers uppmärksamhet 1936 när centralstjärnan plötsligt blev 1 000 gånger ljusare än vanligt. Detta beteende, förväntat av döende stjärnor, hade aldrig setts hos en ung stjärna som FU Orionis.
Det märkliga fenomenet inspirerade till en ny klassificering av stjärnor med samma namn (FUor stjärnor). FUr stjärnor blossar plötsligt och bryter ut i ljusstyrka, innan de dämpas igen många år senare.
Det är nu underförstått att denna ljusning beror på att stjärnorna tar in energi från sin omgivning via gravitationsaccretion, den huvudsakliga kraften som formar stjärnor och planeter.
Hur och varför detta händer förblev dock ett mysterium – fram till nu, tack vare astronomer som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
"FU Ori har slukt material i nästan 100 år för att hålla utbrottet igång. Vi har äntligen hittat ett svar på hur dessa unga utbrottsstjärnor fyller på sin massa", förklarar Antonio Hales, biträdande chef för det nordamerikanska ALMA Regional Center, forskare med National Radio Astronomy Observatory, och huvudförfattare till denna forskning, publicerad idag i The Astrophysical Journal .
"För första gången har vi direkta observationsbevis på materialet som driver utbrotten", säger Hales.
ALMA-observationer avslöjade en lång, tunn ström av kolmonoxid som faller på FU Orionis. Denna gas verkade inte ha tillräckligt med bränsle för att upprätthålla det nuvarande utbrottet. Istället tros denna accretion streamer vara en rest från en tidigare, mycket större funktion som föll i detta unga stjärnsystem.
"Det är möjligt att interaktionen med en större gasström tidigare gjorde att systemet blev instabilt och utlöste ljusstyrkan", förklarar Hales.
Astronomer använde flera konfigurationer av ALMA-antenner för att fånga de olika typerna av utsläpp som kommer från FU Orionis, och detektera massaflödet in i stjärnsystemet. De kombinerade också nya numeriska metoder för att modellera massflödet som en accretion streamer och uppskatta dess egenskaper.
"Vi jämförde formen och hastigheten på den observerade strukturen med den som förväntades från ett spår av infallande gas, och siffrorna var vettiga", säger Aashish Gupta, en Ph.D. kandidat vid European Southern Observatory (ESO), och en medförfattare till detta arbete, som utvecklade metoderna som användes för att modellera accretion streamer.
"Omfånget av vinkelskalor som vi kan utforska med ett enda instrument är verkligen anmärkningsvärt. ALMA ger oss en heltäckande bild av dynamiken i stjärn- och planetbildning, från stora molekylära moln där hundratals stjärnor föds, ner till mer bekanta skalor av solsystem", tillägger Sebastián Pérez från Universidad de Santiago de Chile (USACH), chef för Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS) i Chile, och medförfattare till denna forskning.
Dessa observationer avslöjade också ett utflöde av långsamt rörlig kolmonoxid från FU Orionis. Denna gas är inte förknippad med det senaste utbrottet. Istället liknar det utflöden som observerats runt andra protostellära objekt.
Tillägger Hales, "Genom att förstå hur dessa märkliga FU-stjärnor är gjorda bekräftar vi vad vi vet om hur olika stjärnor och planeter bildas. Vi tror att alla stjärnor genomgår utbrottshändelser. Dessa utbrott är viktiga eftersom de påverkar den kemiska sammansättningen av ansamlingsskivor runt begynnande stjärnor och planeterna de så småningom bildar."
"Vi har studerat FU Orionis sedan ALMA:s första observationer 2012", tillägger Hales. Det är fascinerande att äntligen få svar."
Mer information: A.S. Hales et al, Discovery of an Accretion Streamer och ett långsamt vidvinkelutflöde runt FU Orionis, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad31a1
Journalinformation: Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av National Radio Astronomy Observatory
