Astronomen lösen das Geheimnis der dramatischen Explosion von FU Orionis im Jahr 1936

Künstlerische Darstellung der Großansicht von FU~Ori. Das Bild zeigt Ausflüsse, die aus der Wechselwirkung zwischen dem starken Sternwind, der durch die Explosion angetrieben wurde, und der verbleibenden Atmosphäre, aus der sich der Stern gebildet hat, resultieren. Sternwinde erzeugen eine starke Erschütterung in der Atmosphäre, und das von der Erschütterung mitgerissene Kohlendioxidgas ist das, was das neue ALMA enthüllt hat. Bildnachweis: NSF/NRAO/S. Danilo

Alma Beobachtungen von FU Orionis zeigen, wie die Gravitationsakkretion aus einem vergangenen Gasstrom zu plötzlichen Aufhellungen bei jungen Sternen führt und so Licht auf die Entstehungsprozesse von Sternen und Planeten wirft.

Eine ungewöhnliche Gruppe von Sternen im Sternbild Orion hat ihre Geheimnisse gelüftet. FU Orionis, ein Doppelsternsystem, erregte erstmals 1936 die Aufmerksamkeit der Astronomen, als der Zentralstern plötzlich 1.000 Mal heller als normal wurde. Dieses Verhalten, das man von sterbenden Sternen erwartet, wurde bei einem jungen Stern wie Vo Orionis noch nie beobachtet.

Dieses seltsame Phänomen hat eine neue Klassifizierung von Sternen mit demselben Namen (FUor Stars) inspiriert. Die Sterne leuchten plötzlich und explodieren in ihrer Helligkeit, bevor sie nach vielen Jahren wieder dunkler werden.

Mittlerweile weiß man, dass diese Helligkeit darauf zurückzuführen ist, dass Sterne durch Gravitationsakkretion, der Hauptkraft, die Sterne und Planeten bildet, Energie aus ihrer Umgebung beziehen. Wie und warum dies geschah, blieb jedoch ein Rätsel – bis jetzt dank der Nutzung des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) durch Astronomen.

Durchbruchnotizen mit ALMA

FU Ori verschlingt seit fast 100 Jahren Material, um seinen Ausbruch am Laufen zu halten. „Wir haben endlich die Antwort darauf gefunden, wie diese jungen Sterne ihre Masse wieder auffüllen“, erklärt Antonio Hales, stellvertretender Direktor des ALMA North America Regional Center und Wissenschaftler am National Astronomy Observatory, dem Hauptautor dieser Studie, die am 29. April im veröffentlicht wurde Astrophysikalisches Journal. „Zum ersten Mal haben wir direkte Beobachtungsnachweise für die Materialien, die die Explosionen antreiben.“

Vergrößern Sie das Binärsystem FU Ori und seinen neu entdeckten Akkumulator. Diese künstlerische Darstellung zeigt den neu entdeckten Streamer, der kontinuierlich Masse von der Hülle in das Binärsystem einspeist. Bildnachweis: NSF/NRAO/S. Danilo

ALMA-Beobachtungen zeigten einen langen, dünnen Strahl Kohlenmonoxid, der auf FU Orionis fiel. Es scheint, dass dieses Gas nicht genug Treibstoff enthält, um der aktuellen Explosion standzuhalten. Stattdessen geht man davon aus, dass dieser Akkretionsfluss ein Überbleibsel einer viel größeren, früheren Struktur ist, die in dieses junge Sternensystem gelangte.

„Es ist möglich, dass die Wechselwirkung mit einem größeren Gasstrom in der Vergangenheit das System destabilisiert und zu einem Anstieg der Helligkeit geführt hat“, erklärt Hales.

Fortschritte beim Verständnis der Sternentstehung

Astronomen haben mehrere Konfigurationen von ALMA-Antennen verwendet, um verschiedene Arten von Emissionen von FU Orionis zu erfassen und den Massenfluss in das Sternensystem zu erfassen. Sie verwendeten außerdem neue numerische Methoden, um den Massenfluss als kumulativen Fluss zu modellieren und seine Eigenschaften abzuschätzen.

„Wir verglichen die Form und Geschwindigkeit der beobachteten Struktur mit denen, die aus der Flugbahn des fallenden Gases zu erwarten waren, und die Zahlen ergaben einen Sinn“, sagt Ashish Gupta, Ph.D. Kandidat an der Europäischen Südsternwarte (Eso) und Mitautor dieser Arbeit, der die Methoden zur Modellierung des kumulativen Emissionsgeräts entwickelt hat.

Vergrößern Sie das Binärsystem FU Ori und seinen neu entdeckten Akkumulator. Diese künstlerische Darstellung zeigt den neu entdeckten Streamer, der kontinuierlich Masse von der Hülle in das Binärsystem einspeist. Bildnachweis: NSF/NRAO/S. Danilo

„Die Bandbreite der Winkelskalen, die wir mit einem einzigen Instrument erkunden können, ist wirklich bemerkenswert“, fügt Sebastian Pérez von der Universität Santiago de Chile (USACH) hinzu. „ALMA gibt uns einen umfassenden Überblick über die Dynamik der Sternen- und Planetenentstehung.“ große Molekülwolken, in denen Hunderte von Sternen geboren werden, bis hin zu den gängigsten Metriken für Sonnensysteme.“ , Direktor des Millennium Nucleus of Young Exoplanets and Their Moons (YEMS) in Chile und Mitautor dieser Forschung.

Diese Beobachtungen zeigten auch einen sich langsam bewegenden Kohlenmonoxidstrom von FU Orionis. Dieses Gas steht in keinem Zusammenhang mit der jüngsten Explosion. Stattdessen ähnelt es Ausflüssen, die um andere protostellare Objekte herum beobachtet werden.

„Indem wir verstehen, wie diese seltsamen Sterne entstehen, bestätigen wir, was wir über die Entstehung verschiedener Sterne und Planeten wissen“, fügt Hales hinzu. „Wir glauben, dass alle Sterne explosive Ereignisse durchlaufen, weil sie die chemische Zusammensetzung der Akkretion beeinflussen.“ Scheiben um die entstehenden Sterne und die Planeten, auf denen sie entstehen.“

„Wir untersuchen FU Orionis seit den ersten ALMA-Beobachtungen im Jahr 2012“, fügt Hales hinzu. Es ist großartig, dass wir endlich Antworten bekommen.

Referenz: „Detection of a slow wide-angle accretion and jet device around FU Orionis“ von A. S. Hales, A. Gupta, D. Ruíz-Rodríguez, J. P. Williams, S. Pérez, L. Cieza, C. González-Ruilova, J. E. Pineda, a. Santamaria-Miranda, J. Tobin, B. Weber, Z. Zhou und A. Zorlu, 29. April 2024, Astrophysikalisches Journal.
doi: 10.3847/1538-4357/ad31a1