Aktualności
Badania
28 Lutego
Wizja artystyczna czterech ramion spiralnych dysku otaczającego masywną protogwiazdę G358-MM
Opublikowano: 2023-02-28

Polscy astronomowie współautorami precyzyjnej mapy dysku protogwiazdowego

Międzynarodowy zespół astronomów z udziałem Polaków uzyskał mapę dysku protogwiazdowego o największej znanej dziś precyzji. Osiągnięcie było możliwe dzięki zastosowaniu nowej techniki zwanej „mapowaniem fali cieplnej”.

Masywne gwiazdy mają masę powyżej ośmiu mas Słońca. Pełnią kluczową rolę w  produkcji pierwiastków niezbędnych do zbudowania życia we Wszechświecie, a także wpływają na kształtowanie i ewolucję galaktyk. Najbardziej masywne umierając, stają się enigmatycznymi czarnymi dziurami. Pomimo ich znaczenia we Wszechświecie, przez wiele dziesięcioleci proces powstawania masywnych gwiazd spowijała tajemnica. Do tej pory nie ma jednej, akceptowanej przez całe środowisko naukowe teorii. Dopiero niedawno potwierdzono, że masywne gwiazdy rodzą się w centrach obracających się dysków złożonych z gazu i pyłu. Dyski protogwiazdowe – bo tak je się nazywa – mają promień około 1000 jednostek astronomicznych (czyli około 1000 razy więcej niż odległość, w jakiej Ziemia okrąża Słońce).

Jedną z teorii powstawania masywnych gwiazd, która staje się coraz bardziej popularna wśród naukowców, jest teoria „epizodycznej akrecji” (akrecja – czyli opad materii na gwiazdę). Polega na tym, że obłoki pyłowego gazu od czasu do czasu odrywają się i opadają z dysku na rosnącą protogwiazdę, czyli młodą gwiazdę ulokowaną w centrum.  W czasie takich gwałtownych wzrostów tempa zbierania materii gwiazda zbiera ponad połowę masy, którą zyskuje na etapie formowania. Te gwałtowne skoki tempa akrecji, czyli epizodyczna akrecja właśnie, są zdarzeniami bardzo rzadkimi: pojawiają się co setki lub tysiące lat i trwają od kilku miesięcy do kilku lat. Do tej pory astronomowie byli świadkami niewielu takich zjawisk. Najnowszym i najdokładniej zbadanym był gwałtowny wzrost akrecji masywnej protogwiazdy G358-MM1 (nazwa związana jest ze współrzędnymi obiektu na niebie) w 2019 roku.

Teoria akrecji epizodycznej sugeruje, że dyski protogwiazdowe są masywne i niejednorodne, przez co wskutek wpływu jego własnej grawitacji mogą się w nich pojawiać ramiona spiralne. Już sama obserwacja dysków protogwiazdowych w obszarach narodzin masywnych gwiazd jest wyzwaniem dla astronomów – powstają one w gęstych obłokach molekularnych, które są nieprzenikalne dla konwencjonalnej astronomii optycznej. Podgląd ewentualnych ramion spiralnych jest jeszcze trudniejszym zadaniem.

W najnowszej publikacji Nature Astronomy międzynarodowy zespół astronomów specjalizujących się w obserwacjach emisji „masera” – który jest naturalnie powstającym, kosmicznym odpowiednikiem lasera na radiowych falach mikrofalowych – był w stanie uzyskać mapy dysku protogwiazdowego o największej znanej dziś precyzji. Korzystając z sieci radioteleskopów, tzw. interferometrii wielkobazowej (VLBI) zespół odkrył ramiona spiralne w obracającym się dysku protogwiazdy o dużej masie o nazwie G358-MM1. Jest to ta sama protogwiazda, która doświadczyła gwałtownego wzrostu w 2019 roku.

Zespół zastosował nową technikę zwaną „mapowaniem fali cieplnej”, w której wykonuje się zestaw map pojaśnionych maserów molekuł metanolu na różnych etapach zdarzenia. W sumie użyto 25 radioteleskopów z Oceanii, Azji, Europy i Ameryki. Pozwoliło to na uzyskanie obrazu dysku spiralnego G358-MM1 z rozdzielczością 1 milisekundy kątowej (1/3600000 stopnia)!

G358-MM1 ma cztery ramiona spiralne, które owijają się wokół protogwiazdy. Pomagają one w przenoszeniu materiału z dysku do środka układu, gdzie może on dotrzeć do protogwiazdy. Jeśli więcej układów spiralnych i tego typu pojaśnień zostanie odkrytych, astronomowie będą w stanie lepiej zrozumieć procesy, towarzyszące narodzinom gwiazd o dużej masie, które są prawdziwą kolebką życia we Wszechświecie.

Odkrycie dostarcza obserwacyjnych dowodów na istnienie kilku aspektów, przewidywanych przez teorię akrecji epizodycznej: obracający się dysk, gwałtowne pojaśnienia i strukturę spiralną, która pomaga „karmić” rosnącą protogwiazdę o dużej masie.

W badaniach brali udział także polscy naukowcy: dr hab. Anna Bartkiewicz z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, dr Mateusz Olech z Centrum Diagnostyki Radiowej Środowiska Kosmicznego Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie oraz mgr Michał Durjasz ze Szkoły Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych UMK.

źródło: UWM

Dyskusja (0 komentarzy)