Badacze pracujący na danych zebranych przez Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) wykonali pierwsze, bezpośrednie obserwacje dysku gazowego wokół młodej gwiazdy, stworzonego z zapadającej się otoczki gazowej. Obserwacje te wypełniają lukę w naszym rozumieniu wczesnych faz ewolucji gwiazd. Zespół badawczy pracujący pod kierownictwem Yusuke Aso (University of Tokyo) oraz Nagayoshi Ohashi (profesor z Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan) zaobserwował młodą gwiazdę, oznaczaną jako TMC-1A, znajdującą się 450 lat świetlnych od nas w gwiazdozbiorze Byka. TMC-1A to protogwiazda – gwiazda jeszcze w trakcie powstawania – otoczona przez duże ilości gazu.
Gwiazdy powstają w gęstych obłokach gazowych. Młode gwiazdy zwiększają swoje rozmiary karmiąc się otaczającym je gazem. W takim procesie gaz nie może opadać bezpośrednio na gwiazdę – zamiast tego najpierw tworzy się rozległy dysk wokół gwiazdy. Dopiero wtedy młoda gwiazda stopniowo zaczyna zasysać materię z tego dysku. Jednak jak dotąd nie wiadomo, na którym etapie formowania gwiazdy pojawia się taki dysk i w jaki sposób ewoluuje. Brak czułości i rozdzielczości w obserwacjach radiowych uniemożliwiał obserwowanie tego typu zjawisk.
„Dyski wokół młodych gwiazd to miejsca, w których z czasem pojawią się planety,” mówi Aso, główny autor artykułu opublikowanego w periodyku Astrophysical Journal. „Aby zrozumieć mechanizm powstawania dysku musimy być w stanie precyzyjnie oddzielić dysk od zewnętrznej otoczki i dokładnie określić granice między nimi.”
Korzystając z ALMA jego zespół był w stanie po raz pierwszy, bezpośrednio i precyzyjnie zaobserwować granicę między wewnętrznym rotującym dyskiem, a zewnętrzną otoczką. Ze względu na fakt, że gaz z zewnętrznej otoczki bezustannie opada na dysk, trudno było jak dotąd zidentyfikować obszar przejściowy między nimi. Szczególną trudnością był fakt, że rzadki lecz poruszający się z dużą prędkością gaz w rotującym dysku wewnętrznym jest szczególnie trudny do zaobserwowania. Na szczęście obserwatorium ALMA charakteryzuje się wystarczającą czułością, aby zaobserwować także ten komponent i precyzyjnie przedstawić prędkość i rozkład gazu w dysku. Dzięki temu zespół badawczy był w stanie odróżnić dysk od otoczki gazowej.
W ramach swoich badań badacze ustalili, że granica między dyskiem a otoczką znajduje się w odległości 90 jednostek astronomicznych (AU – jednostka astronomiczna to odległość równa średniej odległości Ziemia-Słońce, czyli ok. 150 mln km) od młodej gwiazdy centralnej. Odległość ta zatem jest trzykrotnie większa od odległości Słońce-Neptun w naszym Układzie Słonecznym. Zaobserwowany dysk przestrzega wszystkich praw ruchu Keplera: materia krążąca bliżej gwiazdy centralnej porusza się szybciej niż materia w dalszych regionach dysku. Wysoka czułość obserwatorium ALMA pozwoliła na określanie także innych cech obserwowanego obiektu. Dzięki dokładnym pomiarom prędkości rotacji, zespół badawczy był w stanie ustalić, że młoda gwiazda ma aktualnie masę równą 0,68 masy Słońca. Tempo opadania gazu na gwiazdę wynosi milionową część masy Słońca rocznie, a prędkość opadania to 1 km/s. Grawitacja sprawia, że gaz opada na centralną młodą gwiazdę, jednak zmierzona prędkość jest dużo niższa od prędkości spadku swobodnego. Coś zatem musi spowalniać opadający gaz. Naukowcy podejrzewają, że gaz spowalniany jest przez pole magnetyczne wokół młodej gwiazdy.
Więcej informacji:
- artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/812/1/27
Źródło: NAOJ