ALMA Zachycuje hvězdnou formaci v akci

Nová pozorování ALMA odhalují tvarující se hvězdu, když vypouští vítr z okraje disku, který jej dodává.

Viditelné světlo ukazuje oblast Barnard 59 v mlhovině Pipe. Zatímco viditelné světlo nemůže proniknout hustým mrakem, rádiové vlny mohou.
ESO

Hvězda podobná Slunci se tvoří asi 500 světelných let od Země: BHB07-11 je nejmladší z novorozených hvězdokup, které se shromažďují hluboko v mlhovině Pipe v Ophiuchu. Protostars v tomto klastru se zhroutili z většího oblaku plynu, ale fúzi ještě nezapálili - stále rostou a živí se z prašných disků, které je obklopují.

Nyní nová pozorování z Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) odhalila BHB07-11 a jeho disk ve vynikajícím detailu, který umožňuje astronomům odpovídat na otázky o tom, jak se hvězdy formují. (Úplný text oznamující výsledky je k dispozici na arXiv.)

Jedním z aspektů, kterému bylo dlouho obtížné porozumět, je to, jak kolabující plyn ztrácí své počáteční (náhodné) točení. Plyn ve hvězdných oblacích hvězd si chce zachovat svou úhlovou hybnost. Takže aby se plyn skutečně zhroutil na hvězdu, musí nejprve ztratit rotaci obecně, to znamená, že materiál musí skutečně opustit protostar, ve formě proudů a větru, aby se jiný materiál zhroutil dovnitř. Je snadné si představit rostoucí hvězdu jako batole u jídelního stolu, kde tolik jídla jede na podlahu jako v jejich žaludcích.

Pozorování ALMA u BHB07-11 ukazují přesně tento proces v akci ačkoliv na rozdíl od batole má tato hvězda magnetická pole, s nimiž se musí také vyrovnat. Pozorování byla provedena na čtyřech vlnových délkách. První, při vlnové délce 1, 3 milimetru, zachycuje, jaké malé teplo je emitováno z chladného prachu. Obrázek o velikosti 1, 3 milimetru odhaluje zaprášený disk, který napájí hvězdu, která sahá až do 80 au, přibližně dvakrát daleko od hvězdy, než je Pluto od Slunce.

ALMA 1, 3 milimetrový rádiový snímek odhaluje emise prachu kolem protostar BHB07-11. Hustý centrální disk je obklopen řídkým, spirálovitě tvarovaným obalem prachu.
MPE

Další tři sady vln zachycují emise z určitých molekul (jmenovitě dvou izotopů oxidu uhelnatého a jednoho formaldehydu), které sledují plynnou aktivitu v disku. Tyto obrázky ukazují, že na samém okraji disku, mezi 90 a 130 au od hvězdy, se kombinují magnetické a odstředivé síly, aby zahájily prudký vítr. Místo spuštění je přesně tam, kde materiál z většího oblaku plynu padá na disk.

Pozorování emisí oxidu uhelnatého (bílé obrysy) jsou zobrazeny na vrcholu emise prachu. Emise je mírně posunuta na delší nebo kratší vlnové délky v závislosti na rychlosti materiálu vzhledem k pozorovateli. Panel vlevo tedy ukazuje materiál, který se pohybuje směrem k nám, zatímco pravý panel ukazuje pohyb od nás. Vítr je spuštěn od samého okraje disku.
MPE

Magnetocentrifugální síla je dlouho považována za zdroj energie z mladých hvězdných disků. Přestože má klasický obrázek magnetické pole svírající se do tvaru přesýpacích hodin na disku (obrázek zde), ALMA pozorování BHB07-11 ukazují, že ke svírání může skutečně dojít na okraji disku nebo těsně za jeho okrajem.
Sheikhnezami a kol., Astrophysical Journal

„Bipolární odtoky poháněné z disků jsou u mladých hvězd běžné, “ říká Felipe Alves (Institut Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku, Německo), „ale naše práce ukazuje, že významná část tohoto odlivu je pravděpodobně napájena na vnějším okraji disku.“

Děje se to, že plyn padající dovnitř, na disk a směrem ke hvězdě s ním táhne čáry magnetického pole. Touto akcí sevře magnetické pole, takže siločáry získají tvar přesýpacích hodin. Plyn uvnitř disku nadále klesá dovnitř, ale jakékoli částice plynu mírně nad nebo pod diskem budou pociťovat odstředivou sílu, která je střílí podél magnetických siločar.

Tato pozorování ALMA jsou první, která přesně určují přesný startovní bod, kde tzv. Magnetocentrifugální síla pohání odtok této mladé hvězdy do místa na samém okraji disku hvězdy.