Stjärnor uppvisar alla slags beteenden när de utvecklas. Små röda dvärgar lufta i miljarder eller biljoner år. Massiva stjärnor brinner varmt och ljust men håller inte länge. Och så finns det naturligtvis supernovaer.
Vissa andra stjärnor går igenom en period med intensiv fällning när de är unga, och de unga fladdrande stjärnorna har fått astronomernas uppmärksamhet. Ett team av forskare använder Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (ALMA) för att försöka förstå det ungdommliga flaring. Deras nya studie kan ha hittat orsaken och kan ha hjälpt till att svara på ett långvarigt astronomiproblem.
Typen av stjärna i fråga är FU Orionis-stjärnor (FU Ori). FU Orionis är både en stjärntyp och också en specifik stjärna i stjärnbilden Orion. Typen är uppkallad efter den specifika stjärnan, som var den första i sitt slag som blossade 1937.
FU Ori-stjärnor är unga stjärnor som inte är i huvudsekvensen ännu, och som inte har förvärvat all sin massa. De kan blossa av flera storleksordrar på bara ett år. Dessa avskräckande avsnitt kan pågå i årtionden, och forskare tror att aktiviteten orsakas av ökad tillträde hos stjärnan. Forskare tror att stjärnan kan skaffa sig en betydande mängd av sin slutliga massa under flaring.
"Episodisk ackretion och dess konsekvenser för bildandet av stjärnor och planter är inte väl förstått."
Perez et. al. 2020
Nu studerar ett team av forskare FU Ori-stjärnor närmare. Sebastien Perez vid universitetet i Santiago, Chile, ledde studien. Deras nya papper har titeln "Lösa FU Orionis-systemet med ALMA: Interacting Twin Disks?" Det publiceras i The Astrophysical Journal.
Forskare vill veta vad som ligger bakom denna ackretion och därmed förknippade fakkel. Upplever bara några stjärnor det? Eller är det ett stadium som alla eller de flesta stjärnor går igenom? Hur länge varar det; händer det bara en gång i en stjärns livstid; varför slutar det?
Unga proto-stjärnor är mindre lysande än väntat enligt vår förståelse av stjärnbildningen. Det är känt som "ljusstyrka-problemet" inom astronomi, och forskare har brottat med det problemet under lång tid. Om unga stjärnor anammas med regelbunden takt, borde de vara mer lysande. Om alla unga stjärnor uppvisar den blossande aktiviteten som ses i FU Ori-stjärnor, kan det förklara denna saknade ljusstyrka. Astronomer har undrat under en tid om masstillträde i dessa unga bildande stjärnor kanske inte är konstant, och om det kan förklara ljusproblemet.
"Episodisk ackretion och dess följder för bildning av stjärnor och planter är inte väl förstått," säger författarna i sin tidning. ”Flera fysiska processer har föreslagits för att förklara sådana dramatiska tillträdeshändelser. De mest gynnade mekanismerna inkluderar skivfragmentering och efterföljande migrering inåt av fragmenten, gravitationsinstabilitet och magneto-rotationsinstabilitet bland andra. ”
Den arketypiska FU Ori-stjärnan är dess namngivare, FU Orionis, i stjärnbilden Orion. Det observerades flaring 1937, och dess storlek ökade från 16,5 till 9,6. Astronomer trodde att det var den enda i sitt slag, tills andra observerades.
FU Orionis är faktiskt två stjärnor, var och en omgiven av sin egen ackretionsskiva. De är i Orion, cirka 1360 ljusår bort. Perez och forskargruppen tittade noga på systemet med ALMA, det första steget för att förstå det binära parets blossande beteende.
ALMA avslöjade två ackretionsskivor, en runt varje stjärna. Forskarna använde observationer och modeller för att dra slutsatsen att var och en av diskarna handlar om 11 astronomiska enheter i radie, vilket är litet men jämförbart med andra proto-stjärna diskar. Paret av skivor separeras av cirka 250 astronomiska enheter.
Nyckeln till att förstå den svärmande aktiviteten i dessa stjärnor är rörelsen, eller kinematiken, av deras skivor. När teamet studerade diskarna fann de att var och en är sned och asymmetrisk. De tror att det kan orsakas av någon slags flyby av en annan stjärna. Det kan också orsakas av interaktioner mellan själva skivorna. Endera av dessa kan orsaka episodisk ackretion och fakkel.
Teamet hittade också bevis på en lång, lysande ström av gas mellan diskarna. Den strömmen stärker argumentet att diskarna samverkar. Som de säger i sitt papper, "Den utsläpp som avslöjar diskrotation verkar också asymmetrisk och sned, vilket antyder att diskarna är föremål för interaktion i form av en flyby."
Författarna pekar också på ett alternativ till disk-disk-interaktion som ett annat forskargrupp föreslog. "Här leder infångningen av en moln- eller molnfragment också till bågformade reflektionsnebulor <gasbågen som förbinder skivorna.> Upptagningen av detta molnfragment fyller också skivan vilket gör det möjligt att få en ny tillgång till material för att upprätthålla den höga ackretionsgrad. ”
Studien svarar inte på den saknade ljusstyrkorfrågan en gång för alla. Men genom att använda ALMA för att titta närmare på det binära paret FU Ori, har forskargruppen tagit fram vår förståelse för episodisk ackretion och fakkel. Det finns andra binära par av FU Ori-stjärnor, och de kommer att vara mål för framtida studier.
Mer:
- Pressmeddelande: ALMA undersöker möjliga interaktiva tvillingskivor
- Forskningsdokument: Lösa FU Orionis-systemet med ALMA: Interagera tvillingskivor?
- Forskningsuppsats: LÖSNING AV LUMINOSITETSPROBLEMET I LAVMASSA STJÄRFORMATION
