ALMA gözlemleri, moleküler bir bulutta çift, üçlü, dörtlü ve beşli yıldız sistemlerinin aynı anda nasıl oluştuğunu gösteriyor

İnsanlarda çoklu doğurma şansı %2’den azdır. Yıldızlarda, özellikle de özellikle ağır yıldızlarda durum farklıdır. Gökbilimciler, ikili veya çoklu sistemlerde vakaların %80’inden fazlasında güneşten kat kat daha ağır olan yıldızları gözlemliyor. Asıl soru onların da çoklu olarak mı doğduğu, yoksa yıldızların yalnız mı doğup zamanla birbirlerine yaklaşıp yaklaşmadıklarıdır.

Çoklu doğumlar uzun zamandır büyük yıldızlar için bir norm olmuştur. En azından bilgisayarda, çünkü teorik simülasyonlarda büyük gaz ve toz bulutları çökerek çok sayıda büyük yıldız sistemi oluşturma eğilimindedir. Bu simülasyonlar, daha büyük bulut bölümlerinin daha yoğun çekirdekler oluşturmak üzere büzüştüğü ve bu “ana çekirdekler” içindeki daha küçük bölgelerin çökerek ayrı yıldızları (büyük yıldızlar ve aynı zamanda çok sayıda daha az kütleli yıldızlar) oluşturduğu hiyerarşik bir süreci tasvir ediyor.

Ve gökbilimciler gerçekten de tam olarak oluşmuş çok sayıda yıldız sistemi, özellikle de güneşten kat kat daha fazla ağırlığa sahip yıldızlar buluyorlar. Ancak bu, simülasyonların öngördüğü gibi, büyük yıldızlara sahip birden fazla sistemin ilkel bulutta zaten oluştuğunu henüz kanıtlamıyor.

ALMA devasa bir yıldız kümesini gözlemliyor

Yıldızların oluştuğu soğuk moleküler gazı çok yüksek çözünürlükte gözlemleyebilen hassas radyo teleskoplarından oluşan bir ağ olan ALMA radyo gözlemevi ile yapılan sistematik gözlemler, bilgisayar simülasyonlarının doğru olduğunu ilk kez gösterdi. ALMA teleskopundan alınan görüntüler, tek bir moleküler bulutun yalnızca ikili yıldız sistemlerine yol açmadığını gösteriyor. Farklı çoklu sistemlerden oluşan bir zenginliğin başlangıcını gözlemlerler. Muhtemelen Güneşimiz de böyle bir karışımdan oluşmuştur.

Yıldız oluşum bölgelerini yeterli detayda gözlemlemek oldukça zordur. O noktaya kadar gözlemler, büyük yıldız kümelerindeki yalıtılmış katlar için yalnızca birkaç adayı gösterebilmişti; ancak simülasyonların öngördüğü çoklu katların kalabalık kalabalığına hiç benzemiyordu.

Büyük kütleli yıldız oluşumuna ilişkin mevcut modelleri doğrulamak veya dışlamak için daha ayrıntılı gözlemlere ihtiyaç olduğu açıktı. Bu, Şili’deki ALMA gözlemevinin faaliyete geçmesiyle mümkün oldu. Şu anki haliyle ALMA, tek bir devasa radyo teleskopu gibi davranacak şekilde 66’ya kadar radyo antenini birleştirerek son derece küçük ayrıntıları gösteren radyo gözlemlerine olanak tanıyor.

Japon Ulusal Gözlemevi NAOJ’den Patricio Sanhueza ve Tokyo’daki İleri Araştırmalar Yüksek Lisans Üniversitesi’nin liderliğinde ve Heidelberg’deki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden birkaç araştırmacının da aralarında bulunduğu bir grup gökbilimci, gelecek vaat eden 30 devasa yıldız oluşum bölgesini gözlemlemek için yola çıktı. 2016 ve 2019 yılları arasında ALMA.

Verilerin analiz edilmesi oldukça zorlu bir süreçti ve birkaç yıl sürdü. Her ayrı gözlem yaklaşık 800 GB veri sağlıyor ve tüm farklı antenlerin katkılarıyla görüntülerin yeniden oluşturulması karmaşık bir süreç.

Şu anda yayınlanan sonuç, G333.23–0.06 katalog numarasına sahip yıldız oluşum bölgelerinden birinin analizine dayanmaktadır. Analiz, aynı zamanda ortaya çıkan makalenin baş yazarı olan MPIA’dan Shanghuo Li tarafından yönetildi. yayınlanan içinde Doğa Astronomi. Başlığı “Yüksek kütleli bir yıldız protokümesinde yüksek dereceli çokluğa ilişkin gözlemler”.

Ortaya çıkan yeniden oluşturulan görüntüler dikkat çekicidir: Yaklaşık 200.000 astronomik birim çapındaki geniş bir bölge için yaklaşık iki yüz astronomik birime (Dünya-güneş mesafesinin 200 katı) kadar olan ayrıntıları gösterirler.

Yıldızlar nasıl oluşuyor

Sonuçlar, devasa yıldız oluşumunun mevcut resmi için mükemmel bir haber. Li ve meslektaşları, G333.23-0.06’da beklentilerle tutarlı dört ikili proto-yıldız, bir üçlü, bir dörtlü ve bir beşli sistem buldular. Aslında ortamlara ilişkin gözlemler, yüksek kütleli yıldız oluşumuna ilişkin belirli bir senaryoyu desteklemektedir. Gaz bulutunun ilk önce artan gaz yoğunluğuna sahip “çekirdeklere” bölündüğü ve her çekirdeğin daha sonra çoklu bir proto-yıldız sistemine bölündüğü hiyerarşik yıldız oluşumuna dair kanıt sağlıyorlar.

Max Planck Astronomi Enstitüsü Gezegen ve Yıldız Oluşumu bölümündeki Yıldız Oluşumu grubuna liderlik eden Henrik Beuther şöyle diyor: “Sonunda, devasa bir yıldız oluşumundaki çoklu yıldız sistemlerinin zengin dizisine ayrıntılı bir şekilde bakabildik. Gözlemlerin yüksek kütleli yıldız oluşumuna ilişkin belirli bir senaryo için kanıt sağlayacak kadar ileri gitmesi özellikle heyecan verici.”

Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden gökbilimci ve mevcut yayının baş yazarı Shanghuo Li şunları ekliyor: “Gözlemlerimiz, bulut çöktüğünde katların çok erken oluştuğunu gösteriyor. Peki durum gerçekten bu mu? Ek analizler Bazıları G333.23-0.06’dan daha genç olan yıldız oluşum bölgeleri bize bu cevabı vermeli.”

Spesifik olarak, gökbilimciler şu anda gözlemledikleri ek 29 büyük kütleli yıldız oluşum bölgesi için benzer bir analiz üzerinde çalışıyorlar; Li liderliğindeki yeni ALMA gözlemleriyle yakında bunlara 20 tane daha eklenecek. Bu, bu tür bölgelerin özelliklerine ilişkin daha geniş kapsamlı istatistiklere ve katların evrimine ilişkin içgörüye olanak tanıyacaktır. Ancak mevcut sonuçlarla bile, büyük kütleli yıldız oluşumunda çokluların rolü artık gözlemlere sıkı sıkıya bağlı.

Büyük patlamalar ve uzay-zamanın sarsılması

Çoklu yıldız sistemleri oluşturan, güneşten sekiz kat daha büyük kütleye sahip devasa yıldızlar gökbilimcilerin özellikle ilgisini çekiyor: En büyük yıldızlar güneşimizden çok daha parlak parlıyor ve enerji kaynakları açısından israf ediyorlar. Güneşimiz gibi düşük kütleli yıldızlardan bin kat daha erken ölürler.

Eğer yıldızlar süpernova patlamalarıyla öldükten sonra yıldız sistemi bağlı kalırsa, nötron yıldızları ve kara delikler birbirlerinin etrafında dönerek kalır. Kara delikler birleştiğinde, dedektörlerin birkaç yıldan beri ölçebildiği yerçekimsel dalgalar yayarlar. Nötron yıldızlarının çarpışmaları da özellikle heyecan verici. Altın gibi bildiğimiz en ağır elementlerin bu tür kilonovalarda oluştuğu açıkça görülmektedir.