Wetenschap
Het uitbarstende sterrenstelsel van Orion onthult zijn geheimen
Een ongewone groep sterren in het sterrenbeeld Orion heeft hun geheimen onthuld. 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, was nog nooit gezien bij een jonge ster als FU Orionis.
Het vreemde fenomeen inspireerde een nieuwe classificatie van sterren met dezelfde naam (FUofsterren). Fof-sterren flikkeren plotseling en barsten in helderheid uit, voordat ze vele jaren later weer dimmen.
Het is nu duidelijk dat deze verheldering te wijten is aan het feit dat de sterren energie uit hun omgeving opnemen via zwaartekrachtaanwas, de belangrijkste kracht die sterren en planeten vormt.
Hoe en waarom dit gebeurt, bleef echter tot nu toe een mysterie, dankzij astronomen die de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruikten.
‘FU Ori verslindt al bijna 100 jaar materiaal om de uitbarsting gaande te houden. We hebben eindelijk een antwoord gevonden op de manier waarop deze jonge uitbarstende sterren hun massa aanvullen’, legt Antonio Hales uit, adjunct-manager van het Noord-Amerikaanse ALMA Regional Center, wetenschapper bij het National Radio Astronomy Observatory, en hoofdauteur van dit onderzoek, vandaag gepubliceerd in The Astrophysical Journal .
"Voor het eerst hebben we direct observationeel bewijs van het materiaal dat de uitbarstingen heeft veroorzaakt", zegt Hales.
Uit ALMA-waarnemingen bleek dat er een lange, dunne stroom koolmonoxide op FU Orionis viel. Dit gas leek niet genoeg brandstof te hebben om de huidige uitbarsting te ondersteunen. In plaats daarvan wordt aangenomen dat deze accretiestreamer een overblijfsel is van een eerder, veel groter kenmerk dat in dit jonge stellaire systeem terecht is gekomen.
"Het is mogelijk dat de interactie met een grotere gasstroom in het verleden ervoor zorgde dat het systeem instabiel werd en de helderheid toenam", legt Hales uit.
Astronomen gebruikten verschillende configuraties van ALMA-antennes om de verschillende soorten emissie afkomstig van FU Orionis vast te leggen en de massastroom naar het sterrensysteem te detecteren. Ze combineerden ook nieuwe numerieke methoden om de massastroom als een accretiestroom te modelleren en de eigenschappen ervan te schatten.
"We vergeleken de vorm en snelheid van de waargenomen structuur met die verwacht van een spoor van invallend gas, en de cijfers klopten", zegt Aashish Gupta, een Ph.D. kandidaat bij de European Southern Observatory (ESO), en co-auteur van dit werk, die de methoden ontwikkelde die worden gebruikt om de accretiestreamer te modelleren.
‘Het scala aan hoekschalen dat we met één enkel instrument kunnen verkennen is werkelijk opmerkelijk. ALMA geeft ons een alomvattend beeld van de dynamiek van ster- en planeetvorming, variërend van grote moleculaire wolken waarin honderden sterren worden geboren, tot aan de meer bekende schalen van zonnestelsels", zegt Sebastián Pérez van de Universidad de Santiago de Chile (USACH), directeur van de Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS) in Chili, en co-auteur van dit onderzoek.
Deze waarnemingen brachten ook een uitstroom van langzaam bewegend koolmonoxide uit FU Orionis aan het licht. Dit gas is niet geassocieerd met de meest recente uitbarsting. In plaats daarvan is het vergelijkbaar met de uitstroom die rond andere protostellaire objecten wordt waargenomen.
Hales voegt hieraan toe:‘Door te begrijpen hoe deze eigenaardige FU-sterren worden gemaakt, bevestigen we wat we weten over hoe verschillende sterren en planeten ontstaan. Wij geloven dat alle sterren uitbarstingen ondergaan. Deze uitbarstingen zijn belangrijk omdat ze de chemische samenstelling van de sterren beïnvloeden. accretieschijven rond ontluikende sterren en de planeten die ze uiteindelijk vormen."
"We bestuderen FU Orionis sinds ALMA's eerste waarnemingen in 2012", voegt Hales toe. Het is fascinerend om eindelijk antwoorden te hebben."