Odkryto ramiona spiralne dysku akrecyjnego wokół masywnej protogwiazdy

Nowe obserwacje ukazały spiralny dysk protoplanetarny wokół wciąż formującej się, ale już bardzo masywnej młodej gwiazdy. Wskazuje to, że w dysku występuje niestabilność grawitacyjna, co ma istotne implikacje dla procesu formowania się gwiazd o dużej masie.

Mapa rozkładu materii w dysku wokół protogwiazdy wokół G358-MM1. Krzyżyk w środku reprezentuje położenie masywnej protogwiazdy określone dzięki mapie emisji na falach milimetrowych. Widoczne są struktury spiralne, owijające się wokół protogwiazdy w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Kolory pokazują prędkość gazu: obszary zaznaczone na niebiesko zbliżają się do nas, zaś obszary czerwone pokazują oddalający się gaz. Widać, że system obraca się w postaci dysku keplerowskiego wokół G358-MM1.
Źródło: Charlie Willmott, Ross Burns

Gdy gwiazdy się formują, dysk protoplanetarny pomaga dostarczyć materii do rodzącej się protogwiazdy w jego centrum. Uważa się, że w przypadku protogwiazd o masie przekraczającej 8 mas Słońca i wciąż rosnących, zamiast ciągłego przepływu, skupiska materii z dysku czasem spadają na protogwiazdę, powodując krótkie, epizodyczne wybuchy wzrostu.

Międzynarodowy zespół badawczy, w skład którego wchodzą również polscy naukowcy z UMK i UWM, wykorzystał techniki VLBI łączące układy radioteleskopów na całym świecie do mapowania emisji masera w dysku wokół masywnej protogwiazdy znanej jako G358-MM1. Ta bardzo masywna protogwiazda jest trzecim w historii przypadkiem potwierdzonego obserwacyjnie gwałtownego wzrostu i była intensywnie badana przez organizację monitorującą masery – M20. Zespół po raz pierwszy był w stanie szczegółowo zbadać to zjawisko.

Wyniki obserwacji pokazują wyraźną rotację wokół centralnej protogwiazdy i wzór spiralny z czterema ramionami. Spiralne ramiona w rotujących dyskach protoplanetarnych są oznaką niestabilności, cechą, która od dawna była uważana za związaną z formowaniem się masywnych gwiazd, ale nie została jeszcze potwierdzona obserwacyjnie. Odkrycie to nie tylko ujawniło pierwszy napędzany spiralą dysk akrecyjny wokół protogwiazdy o dużej masie, ale także łączy niestabilność ramion spiralnych z epizodycznymi wybuchami wzrostu, które są kluczowe dla teorii formowania się gwiazd o dużej masie.

W badaniach tych wykorzystano nową technikę znaną jako „mapowanie fali ciepła”. Kiedy grudka materii opada z dysku na protogwiazdę, uwalnia wybuch energii, który ogrzewa wewnętrzną część dysku, wzbudzając emisję masera metanolu. Ta fala ciepła przemieszcza się następnie na zewnątrz, ogrzewając coraz bardziej odległe części dysku w miarę upływu czasu. Obserwując regiony, które wywołały emisję masera spowodowaną tym ogrzewaniem, możliwe było zmapowanie powierzchni dysku wokół G358-MM1. Zespół ma teraz nadzieję zastosować tę technikę do obserwacji dysków innych protogwiazd o dużej masie, które w przyszłości będą doświadczać gwałtownych wybuchów wzrostu.

Wyniki te opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy 27 lutego 2023 roku.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Egzoplaneta odległa o 31 lat świetlnych może posiadać biosygnatury

Łączenie się galaktyk rzuca światło na model ewolucji galaktyk

Astronomowie ujawniają nowe cechy galaktycznych czarnych dziur