Un disco fragmentado da a luz a un sistema estelar binario peculiar.

Una estrella gigante y una estrella pequeña se forman alrededor del mismo disco protoplanetario siguiendo caminos distintos.

Impresión de los artistas del disco de polvo y gas que rodea a la masiva protoestrella MM 1a, con su compañero MM 1b formándose en las regiones exteriores. Crédito: J. D. Ilee / Universidad de Leeds.

Astrónomos que utilizan el  Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han descubierto que dos estrellas jóvenes se forman desde el mismo disco protoplanetario que gira pueden ser gemelos, en el sentido de que provienen de la misma nube madre del material de formación estelar. Más allá de eso, sin embargo, tienen sorprendentemente poco en común.

La principal estrella central de este sistema, que se encuentra a aproximadamente 11.000 años luz de la Tierra, es verdaderamente colosal: es 40 veces más masiva que el Sol. La otra estrella, que ALMA descubrió recientemente más allá del disco central de la estrella, es una masa relativamente pequeña de un ochenta (1/80).

Su sorprendente diferencia de tamaño sugiere que se formaron siguiendo dos caminos muy diferentes. La estrella más masiva tomó la ruta más tradicional al colapsar bajo la gravedad de un denso "núcleo" de gas. El más pequeño probablemente siguió el camino por el que viajaba menos, al menos para las estrellas, acumulando masa de una parte del disco que se “fragmentó” a medida que maduraba, un proceso que puede tener más en común con el nacimiento de planetas gigantes de gas. .

La observación de la emisión de polvo (verde) y el gas frío alrededor de MM1a
(el color rojo es gas retrocediendo, el color azul el gas se acerca), lo que indica
que la cavidad de salida gira en el mismo sentido que el disco de acreción central.
MM1b se ve orbitando en la parte inferior izquierda.
Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); J. D. Ilee / Universidad de Leeds.

"Los astrónomos han sabido por mucho tiempo que la mayoría de las estrellas masivas orbitan a una o más estrellas como socios en un sistema compacto, pero cómo llegaron allí ha sido un tema de conjeturas", dijo Crystal Brogan, un astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía. (NRAO) en Charlottesville, Virginia, y un coautor del estudio. "Con ALMA, ahora tenemos evidencia de que el disco de gas y polvo que abarca y alimenta a una estrella masiva en crecimiento también produce fragmentos en etapas tempranas que pueden formar una estrella secundaria".

El objeto principal, conocido como MM 1a, es una estrella masiva joven previamente identificada rodeada por un disco giratorio de gas y polvo. ALMA acaba de detectar un débil compañero protoestelar en este objeto, MM 1b, justo fuera del disco protoplanetario MM 1a. El equipo cree que este es uno de los primeros ejemplos de un disco fragmentado que se detecta alrededor de una estrella joven masiva.

"Esta observación de ALMA abre nuevas preguntas, como '¿La estrella secundaria también tiene un disco?' Y '¿Qué tan rápido puede crecer la estrella secundaria?' Lo sorprendente de ALMA es que aún no hemos utilizado todas sus capacidades en esta área lo que algún día nos permitirá responder a estas nuevas preguntas ", dijo el coautor Todd Hunter, que también está en NRAO en Charlottesville.

Las estrellas se forman dentro de grandes nubes de gas y polvo en el espacio interestelar. Cuando estas nubes colapsan bajo la gravedad, comienzan a girar más rápido, formando un disco a su alrededor.

Observación de la emisión de polvo (verde) y del gas caliente que gira en el disco
alrededor de MM 1a (el rojo es el gas que retrocede, el azul se acerca al gas).
MM 1b se ve en la parte inferior izquierda.
Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); J. D. Ilee / Universidad de Leeds.

"En los discos de estrellas de poca masa como nuestro Sol es en dónde se pueden formar los planetas", dijo John Ilee, astrónomo de la Universidad de Leeds en Inglaterra y autor principal del estudio. "En este caso, la estrella y el disco que hemos observado son tan masivos que, en lugar de ser testigos de la formación de un planeta en el disco, estamos viendo nacer otra estrella".

Observando la longitud de onda milimétrica, la luz emitida naturalmente por el polvo y los cambios sutiles en la frecuencia de la luz emitida por el gas, los investigadores pudieron calcular la masa de MM 1a y MM 1b.

Su trabajo se publica hoy en la revista Astrophysical Journal Letters.

"Muchas estrellas masivas más antiguas se encuentran con compañeros cercanos", agregó Ilee. “Pero las estrellas binarias a menudo son muy iguales en masa, y es muy probable que se formen juntas como hermanos. Encontrar un sistema binario joven con una proporción de masa de 80 a 1 es muy inusual y sugiere un proceso de formación completamente diferente para ambos objetos ".

El proceso de formación preferido para MM 1b se produce en las regiones externas de discos fríos y masivos. Estos discos "gravitacionalmente inestables" son incapaces de sostenerse contra la fuerza de su propia gravedad, colapsando en uno o más fragmentos.

Los investigadores señalan que la joven estrella MM 1b recién descubierta también podría estar rodeada por su propio disco circunstancial, que podría tener la posibilidad de formar planetas propios, pero tendrá que ser rápido. "Las estrellas tan masivas como MM 1a solo viven alrededor de un millón de años antes de explotar como supernovas poderosas, por lo que si bien MM 1b tiene el potencial de formar su propio sistema planetario en el futuro, no estará disponible por mucho tiempo", concluyó Ilee. .

Esta imagen de las antenas de ALMA sobre el llano de Chajnantor, a 5000 metros de altura en los Andes chilenos, fue tomada pocos días antes del comienzo de la Ciencia Inicial con ALMA. En el llano se pueden ver diecinueve antenas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Garnier (ALMA).

El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencia, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

Contacto:

Charles Blue, Oficial de Información Pública

(434) 296-0314; cblue@nrao.edu

Referencia:

“TG11.92-0.61 MM1: un disco Keplerian fragmentado que rodea a una estrella Proto-O”, J. Ilee, 2018, 14 de diciembre, Astrophysical Journal Letters [https://doi.org/10.3847/2041-8213/aaeffc] .

El Atacama Large Millimeter / submilimeter Array (ALMA), una instalación internacional de astronomía, es una asociación del Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la republica de chile. ALMA es financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sínica (AS) en Taiwán y en el Instituto de Astronomía y Ciencia Espacial de Corea (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son dirigidas por ESO en nombre de sus Estados miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI), en nombre de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Observatorio Conjunto de ALMA (JAO) proporciona el liderazgo y la gestión unificados de la construcción, puesta en servicio y operación de ALMA.

• Publicado en NRAO el 14 de diciembre del 2.018, enlace artículo.