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ALMA将天然气螺旋显示为双星的托儿所

天文学家使用来自Atacama大毫米/亚毫米阵列的观测数据来识别围绕二进制原星的分子气体和尘埃的螺旋臂,首次揭示了双星的出生和生长机制。 /

概观

中国科学院台湾天文台天文物理研究所副研究员Shigehisa Takakuwa领导的天文学家在阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)观测中发现,围绕“宝宝”的分子气体和尘埃螺旋臂双胞胎“明星,双星protostars。为双胞胎提供材料的气体动作也被确定。这些观测结果第一次揭示了在整个宇宙中无处不在的双星的诞生和发展机制。该研究发表在“天体物理学杂志”上。

研究背景

分子气体和尘埃的星际云中形成恒星。以前对恒星形成的研究主要集中在像太阳这样的单恒星形成上,并且已经建立了单恒星形成的标准图像。根据标准图片,密集的星际云中的气体凝聚首先在重力作用下崩塌,并在中心形成一个单一的原恒星。事实上,以前的观察发现这种塌陷的气体运动将原料供给中央原型星。

与单星形成相比,我们对双星形成的理解受到了限制。然而,一半以上质量与太阳质量相似的恒星被认为是二进制的,因此观测地揭示二元形成的物理机制以获得对恒星形成更全面的理解是至关重要的。从理论上讲,围绕“宝宝双胞胎”星星的磁盘被认为是将材料喂给中心宝宝双星并使它们长大。尽管最近的观察发现这种圆盘围绕着婴儿双星,名为“circumbinary圆盘”,但由于成像分辨率和灵敏度不足,这些观察结果无法想象磁盘的结构和气体运动将材料供给二进制。

用ALMA观察

由Shigehisa Takakuwa领导的研究小组使用ALMA望远镜观测位于金牛座星座460光年的宝宝双星L1551 NE [1],其成像分辨率提高了1.6倍,6颗比先前使用SubMillimeter Array(SMA)观察的灵敏度要高出数倍。他们在0.9毫米波长的尘埃,星际物质分布示踪剂和一氧化碳分子排放物中观测到了L1551 NE,可用于研究多普勒效应的气体运动。他们发现了与每颗双星相关的气体成分(图1中可以看到两个中心成分),以及一个圆盘包围两个恒星,一个半径为300 au的圆盘。半径相当于我们太阳系内海王星轨道半径的10倍。他们第一次成功地对圆形圆盘的详细结构进行了成像,发现圆形圆盘由南部的U形特征和指向西北部和东北部的北部发射凸起组成(图1)。

为了理解这些新确定的特征,研究小组利用超级计算机“ATERUI”在国家天文台(NASA)建立了一个L1551 NE的二进制形成理论模型,如图2所示(页面顶部,另见附图) (NAOJ)[2]。如图2所示,用ALMA观察到的南部U形特征和北部发射突起可以用来自每个婴儿双胞胎的一对螺旋臂来再现。该研究小组还调查了观察到的一氧化碳分子排放中观察到的气体运动,并发现螺旋臂中旋转运动较快,臂间区域旋转运动较慢。臂间区域也呈现出朝向中央婴儿双子星的气体下降运动,即正在向婴儿双子星进行材料的进料过程。这些结果表明,婴儿双星“摇动”周围的圆盘,并引发气体运动下降,将材料喂给婴儿双胞胎。 Takakuwa说:“我们的高分辨率ALMA观测首次揭开了宝贝双胞胎成长的实时图像。

用超级计算机ATERUI模拟婴儿双星L1551 NE的气体运动。该模拟再现了每个婴儿星形的螺旋臂,这与ALMA图像一致。学分:T. Matsumoto(法政大学) /

法政大学教授Tomoaki Matsumoto用超级计算机构建了理论模型,他说:“我们的ALMA观察显示,从周围磁盘向婴儿双胞胎的气体供给。我们的ALMA结果非常准确地与我们的理论预测相匹配“[3]。联合首席研究员Kazuya Saigo与Takakuwa一起解释说:“由于ALMA的成像分辨率和灵敏度很高,我们成功地以高准确度揭示了circumbinary光盘中的结构和运动。在这个ALMA时代,高分辨率的ALMA观测以及全面的数值模拟将变得越来越重要。我们对使用ALMA的L1551 NE和使用超级计算机进行理论建模的研究可被视为即将到来的研究趋势。“

笔记

[1] L1551 NE每个双胞胎的质量是太阳质量的0.67倍和0.13倍,分离是145 au(天文单位; 1 au是太阳和地球之间的距离,大约1.5亿km) 。

[2]由NAOJ计算天体物理中心运营的超级计算机ATERUI(Cray XC30)是专门用于天体物理学研究的最快的超级计算机。

[3] NAOJ的斯巴鲁望远镜发现了围绕更加进化的二元系统SR24的螺旋结构。 SR24中的恒星接近其生长的最后阶段,气体包络几乎已经消散,而L1551NE中的恒星处于其发展的早期活跃阶段。 ALMA观察表明,螺旋结构在二元形成的非常早期阶段起着重要作用。

出版物:Shigehisa Takakuwa等人,“Protostellar Syst L1551 NE的环向磁盘中的引力和入射的角动量交换”,2014年,ApJ,796,1; DOI:10.1088 / 0004-637X / 796/1/1

PDF研究副本:原子核系统L1551 NE的圆盘中的引力和入射角动量交换

来源:日本国立天文台

图片:ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)/ Takakuwa et al。