|
Формирование двойной звезды в реальном времени
|
|
|
|
С помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки (ALMA) астрономы получили одно из самых подробных трехмерных изображений массивной двойной звездной системы в процессе ее формирования. Отслеживая движение двух молодых массивных звезд на протяжении почти восьми лет, команда обнаружила, что эта пара движется по сильно вытянутой орбите и окружена сильно наклоненными газовыми дисками, расположенными как относительно друг друга, так и относительно орбиты звезд.
|
|
|
|
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, свидетельствуют о том, что эти две звезды сформировались не из единого вращающегося диска материи, как это часто предполагается, а независимо друг от друга, а затем соединились в результате тесного гравитационного взаимодействия. Это открытие указывает на новый способ формирования тесных массивных двойных звездных систем.
|
|
|
|
Большинство массивных звезд рождаются в звездных системах с компаньонами, и считается, что по меньшей мере 90 % из них входят в двойные или кратные звездные системы более высокого порядка. Эти массивные двойные звезды оказывают значительное влияние на окружающее пространство, порождая сверхновые и способствуя образованию тяжелых элементов. Но поскольку большинство известных массивных двойных звезд изучаются уже после того, как они сформировались, у астрономов было мало возможностей наблюдать за самим процессом их формирования.
|
|
|
|
Международная группа ученых под руководством Ичэнь Чжана из Шанхайского университета транспорта решила изменить ситуацию и изучила систему IRAS 07299-1651, состоящую из двух массивных протозвезд, которые все еще растут, поглощая окружающий газ и пыль.
|
|
|
|
|
|
|
Группа уже изучала эту систему в 2019 году, когда благодаря наблюдениям с помощью телескопа ALMA впервые удалось получить прямые динамические данные о паре звезд. На тот момент результаты в целом соответствовали стандартной картине: две звезды образовались в результате фрагментации одного большого диска. Но одна деталь не вписывалась в общую картину: диски вокруг двух звезд уже выглядели странно смещенными относительно друг друга.
|
|
|
|
Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи почти восемь лет измеряли крайне незначительные сдвиги в положении двух звезд на небе. Этот метод требует исключительной точности и вполне по силам телескопу ALMA. «Впервые мы смогли наблюдать, как две массивные звезды вращаются вокруг друг друга, еще до того, как они сформировались», — сказал Чжан, автор исследования.
|
|
|
|
Команда объединила этот долгосрочный мониторинг с помощью ALMA с данными, полученными с помощью Very Large Array (VLA) Национального научного фонда США, а также инфракрасными изображениями с космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и Очень большого телескопа ESO (VLT), которые позволили проследить струи вещества, исходящие от молодых звезд.
|
|
|
|
В совокупности эти наблюдения позволили команде впервые реконструировать полную трехмерную архитектуру системы: как звезды вращаются вокруг друг друга, как наклонены их диски и как их струи направлены в космос.
|
|
|
|
"Каждый "телескоп"раскрыл"разные части головоломки", - сказал Рубен Федриани, соавтор исследования. "Сочетание радио- и инфракрасных наблюдений позволяет получить наиболее точную информацию о формировании этой массивной протобинарной системы".
|
|
Орбита, которая превосходит все ожидания
|
|
|
|
То, что они обнаружили, удивило их самих. Вместо четкой, примерно круговой орбиты, звезды движутся по сильно эксцентричной траектории, при этом предпочтительные орбитальные решения лежат близко к параболической траектории. И вместо того, чтобы быть выровненными, как можно было бы ожидать, если бы звезды образовались из одного диска, окружающие их диски наклонены под острым углом друг к другу и к самой орбите.
|
|
|
|
"Это было похоже на решение трехмерной головоломки", - сказал Яо Ван, первый автор исследования. «Каждое новое наблюдение добавляло еще один элемент, и в конце концов орбита, диски и джеты сложились в единую целостную картину».
|
|
|
|
Такую несогласованную, хаотичную на вид структуру трудно объяснить, если предположить, что две звезды сформировались вместе в одном и том же диске — в таком случае можно было бы ожидать, что они унаследуют схожие, хорошо согласованные по направлению вращения.
|
|
|
|
Однако факты указывают на другую версию происхождения: скорее всего, две звезды начали формироваться по отдельности, в своих собственных газовых облаках, а затем в результате случайного сближения приняли нынешнее положение, все еще находясь в родительском облаке.
|
|
|
|
Согласно наиболее вероятным орбитальным решениям, звезды находились ближе всего друг к другу всего за 60 лет до начала наблюдений, что по космическим меркам практически мгновенно. Компактные диски, которые мы наблюдаем сегодня, по всей видимости, пережили это сближение, сохранив четко выраженную структуру вращения.
|
|
|
|
«Это исследование показывает, что на ранних этапах жизни звезд все может быть довольно хаотично, а случайное сближение может привести к такому гравитационному взаимодействию и объединению звезд», — говорит Джонатан К. Тан, соавтор исследования.
|
|
Судьба системы остается неопределенной.
|
|
|
|
Пока неясно, останутся ли эти две звезды навсегда связанными друг с другом гравитационно — их нынешняя траектория движения находится близко к разделительной линии между орбитой, на которой они остаются связанными, и орбитой, на которой они могут в конечном итоге разлететься в разные стороны, и взаимодействие с окружающим газом может склонить чашу весов в ту или иную сторону. Будущие наблюдения помогут это выяснить.
|
|
|
|
В более широком смысле это исследование открывает новый способ изучения того, как формируются массивные двойные звезды. Применяя тот же подход к долгосрочному мониторингу других молодых массивных двойных звезд, астрономы надеются выяснить, как часто в результате тесного сближения, подобного этому, а не совместного рождения в одном диске, формируются массивные двойные системы, встречающиеся в нашей галактике.
|
|
|
|
Источник
|
