Młode gwiazdy świecą jasnymi wybuchami dzięki pochłanianiu materii z otaczających je dysków

Najmłodsze gwiazdy często rozświetlają się jasnymi wybuchami, gdy zużywają materię z otaczających je dysków.

Jak pokazują najnowsze analizy danych z Kosmicznego Teleskopu Spitzera, nowo narodzone gwiazdy „żywią się” we wściekłym tempie i rosną dzięki zaskakująco częstym szaleństwom karmienia.

Analiza wykazała, że wybuchy gwiezdnych dzieci na najwcześniejszym etapie rozwoju – kiedy mają około 100 000 lat (odpowiednik niemowlęcia mającego 7 godzin) – mają miejsce mniej więcej co 400 lat. Te erupcje jasności są oznakami napadów głodu, gdy młode, rosnące gwiazdy pochłaniają materię z otaczających je dysków gazu i pyłu.

Kiedy obserwujemy formowanie się gwiazd, obłoki gazu zapadają się, tworząc gwiazdę – powiedział Tom Megeath, astronom z University of Toledo. To dosłownie proces tworzenia gwiazd w czasie rzeczywistym.

Megeath jest współautorem badania, które zostało opublikowane na początku 2022 roku w Astrophysical Journal Letters, a które jest kierowane przez Wafę Zakri, profesor na Uniwersytecie Jazan w Arabii Saudyjskiej. Stanowi ono duży krok naprzód w zrozumieniu okresu formowania się gwiazd. Do tej pory formowanie się i wczesny rozwój najmłodszych gwiazd był trudny do zbadania, ponieważ są one w większości ukryte wewnątrz obłoków, z których powstają.

Otulone gęstą otoczką gazu, te młode gwiazdy – mające mniej niż 100 000 lat, znane jako protogwiazdy klasy 0 – oraz ich wybuchy są szczególnie trudne do zaobserwowania przez naziemne teleskopy. Pierwszy taki wybuch został wykryty prawie sto lat temu i od tego czasu rzadko się je widuje.

Jednak Spitzer, który zakończył swoje 16-letnie obserwacje z orbity w 2020 roku, oglądał Wszechświat w podczerwieni, poza tym, co widzą ludzkie oczy. To i jego długotrwałe spojrzenie pozwoliło Spitzerowi widzieć przez gęste chmury gazu i pyłu oraz odbierać jasne rozbłyski gwiazd znajdujących się w środku.

Zespół badawczy przeszukał dane Spitzera pod kątem rozbłysków protogwiazd w latach 2004–2017 w obłokach gwiazdotwórczych konstelacji Oriona – wystarczająco długie „spojrzenie”, aby uchwycić młode gwiazdy w akcie wybuchu. Wśród 92 znanych protogwiazd klasy 0 znaleźli trzy – z dwoma z tych wybuchów wcześniej nieznanymi. Dane ujawniły prawdopodobną częstość wybuchów dla najmłodszych młodych gwiazd mniej więcej co 400 lat, znacznie częściej niż tempo mierzone dla 227 starszych protogwiazd w Orionie.

Porównali dane ze Spitzera z danymi z innych teleskopów, w tym z kosmicznego teleskopu podczerwonego Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), wycofanych już Kosmicznego Obserwatorium Herschela oraz obserwatorium stratosferycznego Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA). Pozwoliło to oszacować, że wybuchy trwają zazwyczaj około 15 lat. Połowa lub więcej masy młodej gwiazdy jest dodawana podczas jej wczesnego okresu klasy 0.

Według kosmicznych standardów, gwiazdy rosną szybko, gdy są bardzo młode – powiedział Megeath. Ma to sens, że te młode gwiazdy mają najczęstsze wybuchy.

Nowe odkrycia pomogą astronomom lepiej zrozumieć, w jaki sposób gwiazdy formują się i gromadzą masę, a także w jaki sposób te wczesne wybuchy konsumpcji masy mogą wpłynąć na późniejsze formowanie się planet.

Dyski wokół nich to cały surowy materiał do formowania się planet – powiedział. Wybuchy mogą faktycznie wpływać na ten materiał, być może wyzwalając pojawienie się cząstek, ziaren i kryształów, które mogą sklejać się ze sobą, tworząc większe struktury.

Jest nawet możliwe, że nasze Słońce było kiedyś jednym z takich wybuchających dzieci.

Słońce jest nieco większe niż większość gwiazd, ale nie ma powodu, by sądzić, że nie ulegało wybuchom – powiedział Megeath. Prawdopodobnie tak było. Kiedy jesteśmy świadkami procesu formowania się gwiazd, jest to okno na to, co nasz własny Układ Słoneczny robił 4,6 miliarda lat temu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
JPL

Vega

Na ilustracji: Obraz regionów gwiazdotwórczych w Mgławicy Oriona. Źródło: ESA/NASA/JPL-Caltech.