Οι αστρονόμοι εξεπλάγησαν το 1937 όταν ένα αστέρι ενός διπλού ζεύγους ξαφνικά φωτίστηκε κατά 1.000 φορές.

Το ζεύγος ονομάζεται FU Orionis (FU Ori) και βρίσκεται στον αστερισμό του Ωρίωνα. Η ξαφνική και ακραία μεταβλητότητα του ενός από τα άστρα αντιστάθηκε σε μια πλήρη εξήγηση, και έκτοτε, το FU Orionis έγινε το όνομα για άλλα άστρα που παρουσιάζουν παρόμοια ισχυρή μεταβλητότητα.

Το εν λόγω αστέρι ονομάζεται Orionis North και είναι το κεντρικό αστέρι του ζεύγους. Οι αστρονόμοι βλέπουν τη φωτεινή του συμπεριφορά σε παλιά άστρα, αλλά όχι σε νεαρά άστρα όπως το FU Ori. Το νεαρό αστέρι έχει ηλικία μόλις περίπου 2 εκατομμυρίων ετών.

Οι αστρονόμοι που εργάζονται με το ALMA (Atacama Large Millimetre-submillimetre Array) ανακάλυψαν τον λόγο πίσω από τη μεταβλητότητα του Fu Ori. Δημοσίευσαν την έρευνά τους στο περιοδικό Astrophysical Journal. Έχει τίτλο “Discovery of an Accretion Streamer and a Slow Wide-angle Outflow around FU Orionis” και επικεφαλής συγγραφέας είναι ο Antonio Hales, αναπληρωτής διευθυντής του North American ALMA Regional Center και επιστήμονας του NRAO.

Ακολουθούν όσα γνωρίζουν οι επιστήμονες για τους αστέρες FU Ori (FUor) και τη μεταβλητότητά τους. Φωτίζονται όταν προσελκύουν αέριο βαρυτικά σε ένα δίσκο προσαύξησης. Πολύ μεγάλη μάζα ταυτόχρονα μπορεί να αποσταθεροποιήσει τον δίσκο και καθώς το υλικό πέφτει μέσα στο αστέρι, αυτό φωτίζεται. Αλλά αυτό που δεν καταλάβαιναν ήταν γιατί και πώς συνέβαινε αυτό.

“Ο FU Ori καταβροχθίζει υλικό για σχεδόν 100 χρόνια για να συνεχίσει την έκρηξή του. Επιτέλους βρήκαμε μια απάντηση στο πώς αυτά τα νεαρά αστέρια που εκρήγνυνται αναπληρώνουν τη μάζα τους”, εξήγησε ο επικεφαλής συγγραφέας Hales. “Για πρώτη φορά έχουμε άμεση παρατηρησιακή απόδειξη του υλικού που τροφοδοτεί τις εκρήξεις”.

Το ALMA είναι το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο στον κόσμο. Είναι ένα συμβολόμετρο με 66 ξεχωριστές κεραίες, οι οποίες μπορούν να μετακινηθούν στο έδαφος για να δώσουν στο παρατηρητήριο ένα φαινόμενο “ζουμ”. Αυτό το ισχυρό παρατηρητήριο έχει οδηγήσει πολλές αστρονομικές επιστήμες.

Σε αυτή την έρευνα, το ALMA εντόπισε ένα μακρύ ρεύμα μονοξειδίου του άνθρακα που φαίνεται να πέφτει στο FU Ori. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό το ρεύμα δεν έχει αρκετό υλικό για να διατηρήσει την τρέχουσα έκρηξη του άστρου. Θα μπορούσε όμως να είναι το απομεινάρι ενός προηγούμενου επεισοδίου. “Είναι πιθανό η αλληλεπίδραση με ένα μεγαλύτερο ρεύμα αερίου στο παρελθόν να προκάλεσε την αστάθεια του συστήματος και να πυροδότησε την αύξηση της φωτεινότητας”, εξήγησε ο Hales.

Η τρέχουσα έκρηξη δημιουργεί ισχυρούς αστρικούς ανέμους που αλληλεπιδρούν με ένα περίβλημα υλικού που έχει απομείνει από τον σχηματισμό του άστρου. Ο άνεμος κλονίζει το περίβλημα, παρασύροντας μαζί του μονοξείδιο του άνθρακα. Το CO είναι αυτό που ανιχνεύει το ALMA.

Η ικανότητα του ALMA να λειτουργεί σε διαφορετικές διαμορφώσεις και μήκη κύματος έπαιξε ρόλο σε αυτό το έργο. Επέτρεψε στην ομάδα να ανιχνεύσει διαφορετικούς τύπους εκπομπών και να ανιχνεύσει τη μάζα που ρέει στο FU Ori.

Συνέκριναν τις παρατηρήσεις με μοντέλα ροής μάζας και ρευματοφόρων προσαύξησης. “Συγκρίναμε το σχήμα και την ταχύτητα της παρατηρούμενης δομής με αυτά που αναμένονται από ένα μονοπάτι εισροής αερίου και οι αριθμοί έβγαλαν νόημα”, δήλωσε ο Aashish Gupta, υποψήφιος διδάκτορας στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO).

Ο Gupta είναι συν-συγγραφέας αυτής της εργασίας και ανέπτυξε τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν για τη μοντελοποίηση του ρεύματος προσαύξησης.

Οι ερευνητές μέτρησαν την ποσότητα του υλικού που ρέει στο FU Ori μέσω του streamer. Περίπου 0,07 μάζες Δία ανά Myr?1 εισρέουν στο νεαρό άστρο. Ο Δίας έχει περίπου 318 φορές μεγαλύτερη μάζα από τη Γη. Αυτό σημαίνει ότι ο ρυθμός εισροής του ρευματοδότη του FU Ori είναι χαμηλότερος από τον ρυθμό εισροής γύρω από άλλους πρωτοαστέρες της κλάσης 0. “Αυτό υποδηλώνει ότι το παρατηρούμενο ρεύμα θα χρειαστεί ?100 Myr για να αναπληρώσει τις μάζες του δίσκου, το οποίο είναι τουλάχιστον μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερο από την τυπική διάρκεια ζωής του δίσκου”, επισημαίνουν οι συγγραφείς.

Το ρεύμα εισροής και η επίδρασή του στο άστρο είναι πολύπλοκο. Δεν εισέρχεται αρκετό υλικό μέσω του ρευματοφόρου για να προκαλέσει τις εκρήξεις. “Το streamer πρέπει να είναι πιο ογκώδες για να διατηρήσει τους ρυθμούς συσσώρευσης των εκρήξεων του FU Ori (κατά αρκετές τάξεις μεγέθους). Ο εκτιμώμενος ρυθμός εισροής μάζας του streamer δεν είναι καν αρκετά μαζικός για να διατηρήσει τους ρυθμούς προσαύξησης του αστέρα σε ηρεμία”, εξηγούν οι συγγραφείς.

Αντίθετα, το υλικό που εισρέει προκαλεί αστάθεια του δίσκου, η οποία με τη σειρά της παρέχει αρκετό υλικό στον FU Ori για να προκαλέσει εκρήξεις. “Η ανισοτροπική εισροή, τα γεγονότα σύλληψης νεφελωμάτων, η ανομοιογενής παράδοση υλικού και η συσσώρευση υλικού γύρω από παγίδες σκόνης μπορούν να οδηγήσουν σε αστάθεια του δίσκου που θα μπορούσε να προκαλέσει εκρήξεις προσαύξησης”, γράφουν ο Hales και οι συν-συγγραφείς του. Δεν μπορούν να πουν με βεβαιότητα αν αυτό συμβαίνει. Αυτό θα απαιτούσε περισσότερη μοντελοποίηση, η οποία είναι εκτός του πεδίου εφαρμογής της παρούσας εργασίας.

Το ALMA εντόπισε επίσης ένα άλλο ρεύμα αργά κινούμενου CO. Αυτή προέρχεται από το άστρο αντί να πέφτει μέσα σε αυτό. Ο Hales και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι αυτή η ροή είναι παρόμοια με τις ροές που προέρχονται από άλλα νεαρά πρωτοαστρικά αντικείμενα και δεν σχετίζεται με τη φωτεινότητα. “Οι παρατηρήσεις του ALMA αποκαλύπτουν για πρώτη φορά την παρουσία μεγάλης κλίμακας, ευρείας γωνίας διπολικών εκροών γύρω από το πρωτογενές άστρο FU Ori”, γράφουν οι ερευνητές στην εργασία τους.

Περιέργως, οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει αυτές τις εκροές από άλλους αστέρες FUor, αλλά ποτέ στον ίδιο τον FU Ori. Προέρχεται από το Fu Ori North, το αστέρι που βιώνει την ισχυρή λάμψη.

“Προηγούμενες έρευνες για μοριακές εκροές γύρω από τους FUor, κυρίως με τη χρήση τηλεσκοπίων ενός δίσκου, ανέφεραν εκροές υλικού από πολλούς FUor, αλλά απέτυχαν να ανιχνεύσουν ροές που αναδύονται από το πρωτότυπο της κλάσης FUor”, γράφουν οι ερευνητές στο έγγραφό τους. “Αυτές οι μη ανιχνεύσεις υποκίνησαν την πεποίθηση ότι δεν υπήρχαν μοριακές εκροές γύρω από το σύστημα FU Ori. Η ανακάλυψή μας βάζει τέλος στο μυστήριο αποδεικνύοντας σαφώς την παρουσία μιας μοριακής εκροής από τον ίδιο τον FU Ori”.

Η κατανόηση των νεαρών αστέρων είναι ζωτικής σημασίας επειδή η συμπεριφορά τους διέπει το σχηματισμό πλανητών. Η φωτεινότητα του FU Ori θα μπορούσε να έχει καθοριστική επίδραση στους πλανήτες που σχηματίζονται γύρω από το άστρο.

“Κατανοώντας πώς δημιουργούνται αυτά τα ιδιόμορφα αστέρια FUor, επιβεβαιώνουμε αυτά που γνωρίζουμε για το πώς σχηματίζονται τα διάφορα αστέρια και οι πλανήτες”, εξήγησε ο Hales. “Πιστεύουμε ότι όλα τα άστρα υφίστανται γεγονότα έκρηξης. Αυτές οι εκρήξεις είναι σημαντικές επειδή επηρεάζουν τη χημική σύνθεση των δίσκων προσαύξησης γύρω από τα εκκολαπτόμενα αστέρια και τους πλανήτες που τελικά σχηματίζουν”.

Για τους συγγραφείς, η έρευνά τους καταδεικνύει πώς το ισχυρό παρατηρητήριο ALMA συμβάλλει μοναδικά στην αστρονομική έρευνα. “Τα αποτελέσματα αυτά καταδεικνύουν την αξία των πολυσυλλεκτικών συμβολομετρικών παρατηρήσεων για την ενίσχυση της κατανόησης του συστήματος εκρήξεων FU Ori και παρέχουν νέες γνώσεις για την πολύπλοκη αλληλεπίδραση των φυσικών μηχανισμών που διέπουν τη συμπεριφορά των αστέρων τύπου FUor και των πολλών άλλων ειδών εκρήξεων”, καταλήγουν οι συγγραφείς.

Πηγή: universetoday.com