Astronomen lossen het mysterie op van de dramatische explosie van FU Orionis in 1936

Artist's impression van het grootschalige zicht op FU~Ori. De afbeelding toont de uitstromen die het gevolg zijn van de interactie tussen de krachtige stellaire wind, aangedreven door de explosie, en de resterende atmosfeer waaruit de ster is ontstaan. Stellaire winden veroorzaken een krachtige schok in de atmosfeer, en het kooldioxidegas dat door de schok wordt meegevoerd, is wat de nieuwe ALMA heeft onthuld. Krediet: NSF/NRAO/S. Danilo

Alma Waarnemingen van FU Orionis laten zien hoe de zwaartekrachtaanwas van een gasstroom uit het verleden plotselinge ophelderingen bij jonge sterren veroorzaakt, waardoor licht wordt geworpen op de vormingsprocessen van sterren en planeten.

Een ongewone groep sterren in het sterrenbeeld Orion heeft zijn geheimen prijsgegeven. FU Orionis, een dubbelstersysteem, trok voor het eerst de aandacht van astronomen in 1936 toen de centrale ster plotseling duizend keer helderder werd dan normaal. Dit gedrag, dat verwacht wordt van stervende sterren, is nog nooit eerder gezien bij een jonge ster als Vo Orionis.

Dit vreemde fenomeen heeft geleid tot een nieuwe classificatie van sterren met dezelfde naam (FUor Stars). De sterren gloeien plotseling en exploderen in helderheid, voordat ze na vele jaren weer dimmen.

Het is nu duidelijk dat deze helderheid ontstaat doordat sterren energie ontlenen aan hun omgeving via zwaartekrachtaanwas, de belangrijkste kracht die sterren en planeten vormt. Hoe en waarom dit gebeurde is echter tot nu toe een mysterie gebleven, dankzij astronomen die de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruikten.

Doorbraaknotities met ALMA

FU Ori slokt al bijna 100 jaar materiaal op om de uitbarsting gaande te houden ‘We hebben eindelijk het antwoord gevonden op de vraag hoe deze jonge sterren hun massa aanvullen’, legt Antonio Hales uit, adjunct-directeur van het ALMA North America Regional Center en wetenschapper. bij het National Astronomy Observatory Al-Radawi, de hoofdauteur van dit onderzoek, dat op 29 april werd gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift. “Voor het eerst hebben we direct observationeel bewijs van de materialen die de explosies aanwakkeren.”

Zoom in op het binaire FU Ori-systeem en de nieuw ontdekte accumulator. Deze artist's impression toont de nieuw ontdekte streamer die voortdurend massa vanuit de schil naar het binaire systeem voedt. Krediet: NSF/NRAO/S. Danilo

Uit ALMA-waarnemingen bleek dat er een lange, dunne stroom koolmonoxide op FU Orionis viel. Het lijkt erop dat dit gas niet genoeg brandstof bevat om de huidige explosie te weerstaan. In plaats daarvan wordt aangenomen dat deze accretiestroom een ​​overblijfsel is van een veel groter, eerder verschijnsel dat in dit jonge sterrenstelsel viel.

“Het is mogelijk dat de interactie met een grotere gasstroom in het verleden het systeem heeft gedestabiliseerd en ervoor heeft gezorgd dat de helderheid is toegenomen”, legt Hales uit.

Vooruitgang in het begrijpen van stervorming

Astronomen hebben verschillende configuraties van ALMA-antennes gebruikt om verschillende soorten emissies afkomstig van FU Orionis op te vangen en de massastroom naar het sterrensysteem te detecteren. Ze integreerden ook nieuwe numerieke methoden om de massastroom als een cumulatieve stroom te modelleren en de eigenschappen ervan te schatten.

“We vergeleken de vorm en snelheid van de waargenomen structuur met die welke verwacht worden van een cascade van vallende gassen, en de cijfers klopten”, zegt Ashish Gupta, Ph.D. kandidaat bij de European Southern Observatory (Zo), en co-auteur van dit werk, die de methoden ontwikkelde die werden gebruikt om het cumulatieve emissie-apparaat te modelleren.

Zoom in op het binaire FU Ori-systeem en de nieuw ontdekte accumulator. Deze artist's impression toont de nieuw ontdekte streamer die voortdurend massa van de schaal naar het binaire systeem voedt. Krediet: NSF/NRAO/S. Danilo

‘Het scala aan hoekschalen dat we met één enkel instrument kunnen verkennen is werkelijk opmerkelijk’, zegt Sebastian Pérez van de Universiteit van Santiago de Chile (USACH). grote moleculaire wolken waarin honderden sterren worden geboren, helemaal tot aan de meest voorkomende statistieken voor zonnestelsels.”, directeur van de Millennium Nucleus of Young Exoplanet and Their Moons (YEMS) in Chili, en co-auteur van dit onderzoek.

Deze waarnemingen brachten ook een langzaam bewegende koolmonoxidestroom uit FU Orionis aan het licht. Dit gas houdt geen verband met de recente explosie. In plaats daarvan lijkt het op de uitstroom die wordt waargenomen rond andere stellaire protolichamen.

‘Door te begrijpen hoe deze vreemde sterren zijn gemaakt, bevestigen we wat we weten over hoe verschillende sterren en planeten ontstaan’, voegt Hales toe. ‘Wij geloven dat alle sterren explosieve gebeurtenissen ondergaan. Deze explosies zijn belangrijk omdat ze de chemische samenstelling van de aanwas beïnvloeden schijven rond de opkomende sterren en de planeten waarin ze uiteindelijk ontstaan.

‘We bestuderen FU Orionis sinds de eerste ALMA-waarnemingen in 2012’, voegt Hales toe. Het is geweldig dat we eindelijk antwoorden krijgen.

Referentie: “Detectie van een langzame groothoekaanwas en straalapparaat rond FU Orionis” door A. S. Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, J. P. Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, J. E. Pineda, een. Santamaria-Miranda, J. Tobin, B. Weber, Z. Zhou en A. Zorlu, 29 april 2024, Astrofysisch tijdschrift.
doi: 10.3847/1538-4357/ad31a1