science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Gewelddadige kosmische explosie onthuld door ALMA:het samensmelten van massieve protosterren?

ALMA CO-kaart bedekt met de naderende (blauwe) en terugwijkende (rode) explosieve filamenten in de G5.89−0.39-uitstroom. De locaties van de bronnen genaamd Feldt's ster (roze cirkel) en Puga's ster (bruine cirkel) worden weergegeven in het midden van de explosieve uitstroom. Het grijze vierkant markeert de oorsprong van de uitstroom. Krediet:Instituut voor Astrofysica en Astronomie, Academia Sinica

Het fenomeen van moleculaire uitstroom werd voor het eerst ontdekt in de jaren '80. Er werden bewegingen met zeer hoge snelheid gedetecteerd in de lijnvleugels van het koolmonoxide (CO) molecuul, gezien in de richting van jonge vormende sterren. De bewegingen met hoge snelheid kunnen natuurlijk geen zwaartekrachtgebonden bewegingen zijn (zoals invallen of rotatie) vanwege de vereiste grote zwaartekrachtmassa's. De eerste detecties waren in feite in de extreem heldere CO-lijnen in het centrum van de Orionnevels, die al werden gezien toen CO voor het eerst werd gedetecteerd in het interstellaire medium.

Met de daaropvolgende detectie van de moleculaire uitstroom in vele bronnen, ze werden erkend als een alomtegenwoordig en noodzakelijk stadium in stervorming. Overmatig impulsmoment werd naar buiten gedragen door de moleculaire uitstroom, waardoor het resterende materiaal op de stellaire kern viel. Deze uitstromen werden vervolgens in verband gebracht met de bouw van de ster zelf. Echter, het blijkt dat de typisch bipolaire moleculaire uitstroom in sterren met een lage massa waarschijnlijk niet hetzelfde is als de uitstroom in Orion. De nieuwe resultaten die hier worden gerapporteerd, is een tweede voorbeeld van een uitstroom zoals Orion, na zo'n 40 jaar.

De vorming van massieve sterren, dat is, die met een massa van tien keer of meer die van onze zon, is nog verre van duidelijk te begrijpen. Voor een lange tijd, veel astronomen denken dat dit soort reuzensterren op dezelfde manier kunnen worden gevormd als hun kleinere neven, sterren met een massa vergelijkbaar met onze zon. Op deze foto, de massieve sterren groeien op in stille omgevingen en winnen massa via aanwas van grote circumstellaire schijven en bereiken vreedzaam hun uiteindelijke massa. Echter, dit lijkt niet de regel te zijn.

ALMA SiO(5-4) moment-nul (bovenste paneel) en moment-één (onderste paneel) bedekt met de 1,3 mm continue emissie in witte contouren die het stervormingsgebied volgen. De locatie van de bronnen genaamd Feldt's ster (roze cirkel) en Puga's ster (cyaan cirkel) worden weergegeven in het midden van de explosieve uitstroom. Krediet:Instituut voor Astrofysica en Astronomie, Academia Sinica

Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomen hebben een gewelddadige explosie vastgelegd vanuit een gebied aan de hemel dat massieve sterren vormt en dat de astronomen G5.89-0.39 noemden vanwege zijn galactische coördinaten. Een dergelijke explosie werd geïdentificeerd met behulp van de millimetergolfemissie van twee eenvoudige moleculen, koolmonoxide (CO) en siliciummonoxide (SiO). Van deze moleculen is bekend dat ze schokken opsporen, met supersonische bewegingen, in dichte en donkere gasgebieden waar de vorming van de sterren plaatsvindt. Maar de explosieve bewegingen met hoge snelheid verschillen fundamenteel van de moleculaire uitstroom in sterren met een lage massa.

De explosie lijkt te hebben plaatsgevonden op ongeveer 1, 000 jaar geleden en heeft een grote hoeveelheid energie vrijgemaakt. Hoewel de vrijgekomen energie minder is dan die geproduceerd door de supernova's die optreden aan het einde van het leven van massieve sterren, deze explosie was onverwacht in deze zeer vroege stadia. De ALMA-waarnemingen onthulden ongeveer dertig moleculaire "kogels, " radiaal naar buiten stromend. De bewegingen lijken impulsief van aard te zijn, op een enkel moment plaatsvinden, en ze wijzen terug in de tijd naar een geïoniseerd gebied dat mogelijk is gevormd door de hoge temperaturen als gevolg van de explosie. "Wat intrigerend is, is dat er geen massieve jonge sterren bekend zijn in het centrum van de explosie, ", zegt Masao Saito, een astronoom bij NAOJ. De jonge massieve sterren migreerden waarschijnlijk van hun geboorteplaats na een gewelddadige dynamische interactie. Omdat de massieve sterren altijd in clusters worden gevormd, dergelijke interacties kunnen heel gewoon zijn. De impulsieve explosieve aard van deze uitstroom verschilt fundamenteel van de gestage moleculaire uitstroom van zonachtige sterren.

Driedimensionale animatie van de explosieve gebeurtenis in G5.89−0.39. De radiale blauw verschoven en rood verschoven snelheden worden weergegeven van blauw naar rood. De animatie begint met een weergave van boven naar beneden en vervolgens van links naar rechts. De duur van de animatie is ongeveer 10 seconden. Krediet:Instituut voor Astrofysica en Astronomie, Academia Sinica

"Er wordt gesuggereerd dat dit soort explosieve uitstroom wordt aangedreven door het vrijkomen van zwaartekracht-energie geassocieerd met de vorming van een nabije stellaire massieve dubbelster of misschien zelfs een protostellaire fusie, " legt Paul Ho uit, Distinguished Research Fellow, Academicus van de Academia Sinica. Deze uitstroom is vergelijkbaar met het geval in Orion. G5.89-0.39 is het tweede duidelijke voorbeeld van deze nieuwe familie van moleculaire stromen die verband houden met de vorming van een cluster van massieve sterren.

Het impulsieve karakter van deze explosieve uitstroom, en de korte duur van deze uitstroomfase, kunnen hun ontdekking tot een zeldzaam fenomeen maken. "Als er in de toekomst genoeg van deze uitstromen kunnen worden gedetecteerd, het samensmelten van clusters van sterren kan een belangrijk vormingsmechanisme zijn van massieve sterren, " zegt Luis Zapata, de directeur van het Instituut voor Radioastronomie en Astrofysica in Mexico.