Bild https://www.almaobservatory.org Den inbäddade cirkeln visar en ALMAbildutdrag av 0,9 mm bild av det centrala binära systemet IRAS 07299−1651 (som finns i riktning mot stjärnbilden stora hunden ca 5300 ljusår bort från oss) med de rekonstruerade banorna överlagrade. Den röd- och blåförskjutna väterekombinationslinjeemissionen följer rotationen av de joniserade cirkumstjärna skivorna runt de två bildande stjärnorna, medan pilarna visar riktningarna för de bipolära jetstrålarna. Bakgrund: Mellaninfraröd bild av regionen tagen med JWST (rött = F470N, grönt = F405N, blått = F360M). Källa: NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Zhang.
Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMAteleskopet i Chile) har astronomer fångat en av de mest detaljerade tredimensionella vyerna hittills av ett massivt dubbelstjärnsystem medan det fortfarande håller på att bildas. Genom att följa rörelserna hos två unga, massiva stjärnor under nästan åtta år fann teamet att paret följer en mycket utsträckt bana och omges av starkt lutande gasskivor både i förhållande till varandra och till stjärnornas banor. Fyndet tyder på att de två stjärnorna inte bildades tillsammans från en enda roterande skiva av material, som ofta antas, utan istället bildades oberoende och senare kom samman i en nära gravitationskonfrontation vilket visar ett nytt inte tidigare upptäckt sätt för massiva dubbelstjärnsystem att bildas. Vanligt vis bildas dubbelstjärnorr i samma ackretionsskiva.
De flesta massiva stjärnor bildas i ett massivt gasmoln och minst 90 % tros existera i binära (dubbelstjärnor) system. Dessa massiva dubbelstjärnor formar sin omgivning dramatiskt, genom supernovaexplosioner och produktion av tunga grundämnen. Men eftersom de flesta kända massiva dubbelstjärnor bara studeras långt efter att de har bildats har astronomer haft få tillfällen att fånga tiden då de bildas.
Ett internationellt team lett av Yichen Zhang från Shanghai Jiao Tong University fick möjlighet att studera stjärnhopen IRAS 07299−1651. Ett system som innehåller två massiva protostjärnor, (stjärnor som fortfarande växer genom att dra till sig omgivande gas och damm genom sin gravitation). Teamet hade studerat detta system redan 2019, när ALMA-observationer först gav direkta dynamiska data av paret. Vid den tiden verkade resultaten i stort sett förenliga med den vanliga bilden: två stjärnor som bildades tillsammans genom fragmenteringen i en stor gemensam ackretionsskiva. Men en detalj stämde inte riktigt: skivorna runt de två stjärnorna såg redan märkligt feljusterade ut. "Varje teleskopundersökning avslöjade en annan bild," beskriver Rubén Fedriani, medförfattare till studien. "Kombinationen av radio- och infraröda observationer ger den mest utsökta detaljrikedomen om bildandet av detta massiva protobinära system."
Det de fann överraskade dem. Istället för en prydlig, ungefär cirkulär bana följer stjärnorna en mycket excentrisk bana. Istället för att vara i linje, som man skulle förvänta sig om stjärnorna bildades i och av samma skiva lutar deras omgivande skivor i en skarp vinkel mot varandra och mot själva banan. "Det kändes som att lösa ett tredimensionellt pussel," beskriver Yao Wang, studiens förstaförfattare. "Varje ny observation lade till en ny del och till slut förenades dess bana, skivor och jetstrålar till en enda, sammanhängande bild."
Denna kaotiska arkitektur är svår att förklara om de två stjärnorna kom till tillsammans i samma skiva i det scenariot skulle de förväntas ha liknande rörelser. Istället pekar bevisen på en annan ursprungshistoria: de två stjärnorna började troligen bildas separat, i sina egna individuella ackretionsskivor innan en slumpmässig närkontakt förde dem till deras nuvarande konfiguration medan de fortfarande var insvepta i sitt egna moln. I representativa omloppslösningar passerade stjärnorna närmast varandra bara cirka 60 år före observationerna, praktiskt taget ett ögonblick på kosmiska tidsskalor. De kompaktdiskar som ses idag verkar ha klarat mötet och behållit väldefinierade rotationsstrukturer.
"Denna studie visar att stjärnors tidiga liv kan vara ganska kaotiskt, med ett slumpmässigt möte som resulterat till denna gravitationsdans och sdubbelstjärnsystem," beskriver Jonathan C. Tan, medförfattare till studien.
Det är fortfarande osäkert om de två stjärnorna kommer att förbli gravitationellt bundna till varandra för gott och deras nuvarande rörelse ligger nära gränsen mellan en bunden bana och en som så småningom kan falla isär och interaktioner med den omgivande gasen kan fortfarande påverka deras öde åt ena eller andra hållet. Framtida observationer kommer att hjälpa till att fastställa hur det blir.
Mer generellt öppnar studien ett nytt sätt att undersöka hur massiva dubbelstjärnor kom samman. Genom att tillämpa samma långsiktiga övervakningsmetod på andra unga massiva binära grupper hoppas astronomer få veta hur ofta närkontakt som denna snarare än en gemensam tillblivelse i en enda ackretionsskiva bygger de massiva binära system som ses över vintergatan. Denna artikel baseras på det ursprungliga pressmeddelandet från National AstronomicalObservatory of Japan (NAOJ), en ALMA-partner på uppdrag av Östasien.
