Astronomen hebben een van de meest gedetailleerde beelden van een jonge ster tot nu toe vastgelegd, en onthulde een onverwachte metgezel in een baan eromheen.

Terwijl hij de jonge ster observeert, astronomen onder leiding van Dr. John Ilee van de Universiteit van Leeds ontdekten dat het in feite niet één ster was, maar twee.

Het hoofdobject, aangeduid als MM 1a, is een jonge massieve ster omringd door een roterende schijf van gas en stof die de focus was van het oorspronkelijke onderzoek van de wetenschappers.

Een vaag voorwerp, MM 1b, werd gedetecteerd net voorbij de schijf in een baan rond MM 1a. Het team gelooft dat dit een van de eerste voorbeelden is van een "gefragmenteerde" schijf die rond een massieve jonge ster wordt gedetecteerd.

"Sterren vormen zich in grote wolken van gas en stof in de interstellaire ruimte, " zei dr. Ilee, van de School of Physics and Astronomy in Leeds.

"Als deze wolken onder de zwaartekracht instorten, ze beginnen sneller te draaien, vormen een schijf om hen heen. In sterren met een lage massa zoals onze zon, het is in deze schijven die planeten kunnen vormen."

"In dit geval, de ster en schijf die we hebben waargenomen is zo massief dat, in plaats van getuige te zijn van de vorming van een planeet in de schijf, we zien een nieuwe ster geboren worden."

Door de hoeveelheid straling te meten die door het stof wordt uitgestraald, en subtiele verschuivingen in de frequentie van het licht dat door het gas wordt uitgezonden, de onderzoekers konden de massa van MM 1a en MM 1b berekenen.

Hun werk, vandaag gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven , gevonden dat MM 1a 40 keer de massa van onze zon weegt. De kleinere ronddraaiende ster MM 1b zou minder dan de helft van de massa van onze zon wegen.

"Veel oudere massieve sterren worden gevonden met nabije metgezellen, " voegde Dr. Ilee toe. "Maar dubbelsterren zijn vaak erg gelijk in massa, en dus waarschijnlijk samen gevormd als broers en zussen. Het vinden van een jong binair systeem met een massaverhouding van 80:1 is zeer ongebruikelijk, en suggereert een geheel ander vormingsproces voor beide objecten."

Het favoriete vormingsproces voor MM 1b vindt plaats in de buitenste gebieden van koude, massieve schijven. Deze "zwaartekrachtinstabiele" schijven zijn niet in staat zichzelf tegen de aantrekkingskracht van hun eigen zwaartekracht op te houden, instorten in een of meer fragmenten.

Dr. Duncan Forgan, een co-auteur van het Center for Exoplanet Science aan de Universiteit van St. Andrews, toegevoegd:"Ik heb het grootste deel van mijn carrière besteed aan het simuleren van dit proces om gigantische planeten rond sterren zoals onze zon te vormen. Het is echt opwindend om te zien dat het zoiets groots als een ster vormt."

De onderzoekers merken op dat de nieuw ontdekte jonge ster MM 1b ook omringd kan zijn door zijn eigen circumstellaire schijf, die misschien het potentieel hebben om zelf planeten te vormen, maar het zal snel moeten zijn.

Dr. Ilee voegde toe:"Sterren zo massief als MM 1a leven slechts ongeveer een miljoen jaar voordat ze exploderen als krachtige supernova's, dus hoewel MM 1b het potentieel heeft om in de toekomst zijn eigen planetenstelsel te vormen, het zal niet lang duren."

De astronomen deden deze verrassende ontdekking met behulp van een uniek nieuw instrument dat zich hoog in de Chileense woestijn bevond:de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Door de 66 afzonderlijke schalen van ALMA samen te gebruiken in een proces dat interferometrie wordt genoemd, de astronomen waren in staat om de kracht van een enkele telescoop met een diameter van bijna 4 km te simuleren, waardoor ze voor het eerst het materiaal rond de jonge sterren in beeld konden brengen.

Het team heeft extra waarnemingstijd gekregen van ALMA om deze opwindende sterrenstelsels in 2019 verder te karakteriseren. De komende waarnemingen zullen een telescoop simuleren met een diameter van 16 km, vergelijkbaar met het gebied binnen de ringweg rond Leeds.