Astronomowie rozwiązują zagadkę dramatycznej eksplozji FU Orionis w 1936 roku

Alma Obserwacje FU Orionis ujawniają, jak akrecja grawitacyjna z przeszłego strumienia gazu powoduje nagłe pojaśnienia w młodych gwiazdach, rzucając światło na procesy powstawania gwiazd i planet.

Niezwykła grupa gwiazd w konstelacji Oriona ujawniła swoje tajemnice. FU Orionis, układ podwójny gwiazd, po raz pierwszy zwrócił na siebie uwagę astronomów w 1936 roku, kiedy gwiazda centralna nagle stała się 1000 razy jaśniejsza niż normalnie. Takiego zachowania, oczekiwanego od umierających gwiazd, nigdy nie zaobserwowano u młodej gwiazdy takiej jak Vo Orionis.

To dziwne zjawisko zainspirowało nową klasyfikację gwiazd o tej samej nazwie (FU lub Gwiazdy). Gwiazdy nagle świecą, eksplodują swoją jasnością, a po wielu latach ponownie przygasają.

Obecnie wiadomo, że jasność ta wynika z tego, że gwiazdy czerpią energię ze swojego otoczenia poprzez akrecję grawitacyjną – główną siłę tworzącą gwiazdy i planety. Jednak jak i dlaczego tak się stało, pozostaje tajemnicą – aż do teraz, dzięki astronomom korzystającym z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Przełomowe notatki z ALMA

FU Ori pożera materię od prawie 100 lat, aby podtrzymać erupcję. „W końcu znaleźliśmy odpowiedź na pytanie, w jaki sposób te młode gwiazdy uzupełniają swoją masę” – wyjaśnia Antonio Hales, zastępca dyrektora Regionalnego Centrum ALMA w Ameryce Północnej i naukowiec. w Narodowym Obserwatorium Astronomicznym Al-Radawi, główny autor tych badań, które opublikowano 29 kwietnia w czasopiśmie „ Dziennik astrofizyczny. „Po raz pierwszy mamy bezpośrednie dowody obserwacyjne na temat materiałów napędzających eksplozje”.

Przyjrzyj się układowi podwójnemu FU Ori i jego nowo odkrytemu akumulatorowi. Wrażenie tego artysty przedstawia nowo odkryty streamer w sposób ciągły dostarczający masę z powłoki do układu podwójnego. Źródło: NSF/NRAO/S. Danilo

Obserwacje ALMA ujawniły długi, cienki strumień tlenku węgla opadający na FU Orionis. Wygląda na to, że gaz ten nie zawiera wystarczającej ilości paliwa, aby wytrzymać obecną eksplozję. Zamiast tego uważa się, że ten przepływ akrecyjny jest pozostałością po znacznie większym, wcześniejszym obiekcie, który wpadł w ten młody układ gwiezdny.

„Możliwe, że interakcja z większym strumieniem gazu w przeszłości mogła zdestabilizować system i spowodować wzrost jasności” – wyjaśnia Hales.

Postęp w zrozumieniu powstawania gwiazd

Astronomowie wykorzystali kilka konfiguracji anten ALMA do wychwytywania różnych typów emisji pochodzących z FU Orionis i wykrywania przepływu masy do układu gwiezdnego. Zastosowano także nowe metody numeryczne do modelowania przepływu masowego jako przepływu skumulowanego i szacowania jego właściwości.

„Porównaliśmy kształt i prędkość obserwowanej struktury z tymi, których można się spodziewać po kaskadzie spadających gazów, a liczby miały sens” – mówi dr Ashish Gupta. kandydat w Europejskim Obserwatorium Południowym (Eso) i współautor tej pracy, który opracował metody służące do modelowania urządzenia do emisji skumulowanej.

Przyjrzyj się układowi podwójnemu FU Ori i jego nowo odkrytemu akumulatorowi. Wrażenie tego artysty przedstawia nowo odkryty streamer w sposób ciągły dostarczający masę z powłoki do układu podwójnego. Źródło: NSF/NRAO/S. Danilo

„Zakres skal kątowych, które możemy zbadać za pomocą jednego instrumentu, jest naprawdę niezwykły” – dodaje Sebastian Pérez z Uniwersytetu w Santiago de Chile (USACH). „ALMA daje nam kompleksowy obraz dynamiki powstawania gwiazd i planet, począwszy od dużych obłoków molekularnych, w których rodzą się setki gwiazd, aż do Najbardziej powszechnych wskaźników dla układów słonecznych.” , dyrektor Millennium Nucleus of Young Exoplanets and Ich Moons (YEMS) w Chile i współautor tych badań.

Obserwacje te ujawniły również powolny przepływ tlenku węgla z FU Orionis. Gaz ten nie ma związku z niedawną eksplozją. Zamiast tego przypomina wypływy obserwowane wokół innych obiektów protogwiazdowych.

Hales dodaje: „Rozumiejąc, jak powstają te dziwne gwiazdy, potwierdzamy to, co wiemy o powstawaniu różnych gwiazd i planet. Wierzymy, że wszystkie gwiazdy podlegają wydarzeniom wybuchowym, ponieważ wpływają na skład chemiczny otaczających je dysków akrecyjnych wschodzące gwiazdy i planety, które ostatecznie uformują.”

„Badamy FU Orionis od pierwszych obserwacji ALMA w 2012 roku” – dodaje Hales. To wspaniale, że w końcu otrzymujemy odpowiedzi.

Odniesienie: „Detekcja powolnego szerokokątnego urządzenia akrecyjnego i strumieniowego wokół FU Orionis”: A. S. Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, J. P. Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, J. E. Pineda, A. Santamaria-Miranda, J. Tobin, B. Weber, Z. Zhou i A. Zorlu, 29 kwietnia 2024 r., Dziennik astrofizyczny.
doi: 10.3847/1538-4357/ad31a1