På Alma:s bild på den unga trippelstjärnan L1448 IRS3B syns en skiva med spiralstruktur och tre ljusa protostjärnor. ​
​​Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF

Alma avslöjar hur en trippelstjärna föds

Ett internationellt forskarlag, bland dem Magnus V. Persson på Chalmers, har för första gången sett hur en dammig skiva av material fragmenteras för att bilda ett system med flera stjärnor.
Forskare har tidigare misstänkt att gravitationell instabilitet spelar en nyckelroll när flera stjärnor föds samtidigt. Nya observationer, gjorda med radioteleskopen Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) och Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), visar upp den pågående processen. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 27 oktober 2016.
 
John Tobin, astronom vid Oklahomas universitet, USA, och Universitetet i Leiden, Nederländerna, har lett forskarlaget.
 
– Den här nya forskningen ger tydliga belägg för att multipla stjärnor bildas tack vare två mekanismer: fragmentering av stjärnors omgivande skivor, som vi nu ser, och fragmentering av det större moln av gas och stoft ur vilket stjärnorna bildats, säger han.
 
Stjärnor bildas i jättelika moln av gas, stoft och damm. Det tunna materialet i molnen kollapsar under sin egen tyngd och bildar tätare kärnor, och de i sin tur drar mer materia in mot sig. Det infallande materialet bildar en roterande skiva runt den unga stjärnan. Så småningom samlar den unga stjärnan tillräckligt med massa för att temperaturen och trycket i dess mitt är tillräckligt höga för att trigga igång kärnreaktioner.
 
Tidigare forskning har visat att stjärnorna i multipla system ligger antingen mycket nära varandra – inom cirka 500 gånger sträckan mellan jorden och solen – eller betydligt längre ifrån varandra, på cirka tusen gånger det avståndet. Astronomer tänker sig att skillnader i separation beror på olika mekanismer när stjärnorna bildas. System med större avstånd mellan stjärnorna skulle bildas när det större molnet fragmenteras på grund av turbulens. Under senare år har också observationer gett stöd till den här idén.
 
De tätare stjärnsystemen har ett annat ursprung, har forskarna kommit fram till. De är resultat av fragmentering av den mindre skivan som omger en protostjärna, en slutsats som man kommit fram till tack vare just iakttagelsen att stjärnorna ligger så nära varandra.
 
 Nu har vi också sett skivfragmenteringen medan den pågår, säger Tobin.
 
Tobins team, där också chalmersastronomen Magnus Persson ingår, använde radioteleskopen Alma och VLA för att studera en ung trippelstjärna med beteckningen L1448 IRS3B. Den ligger inuti ett gasmoln i stjärnbilden Perseus på 750 ljusårs avstånd från jorden. Från stjärnan närmast systemets mitt ligger de andra två stjärnorna på 61 respektive 183 gånger avståndet mellan jorden och solen. De tre stjärnorna omges av en gemensam skiva av material som Alma nu visar har en spiralstruktur. En analys av ljuset från spiralen tyder på att skivan är instabil.
 
Kaitlin Kratter vid Arizonas universitet är medlem i forskarlaget.
 
 Hela systemet är troligen mindre än 150 000 år gammalt. Enligt vår analys är skivan instabil, och de protostjärnorna som ligger längst från varandra kan ha bildats så sent som för mellan 10 000 och 20 000 år sedan, säger hon.
 
Systemet L1448 IRS3B ger enligt forskarna direkta bevis på att en skiva som fragmenteras kan ge upphov till ett ungt, ännu inte är färdigutvecklad, system av flera stjärnor som kretsar kring varandra.

 Nu väntar vi oss att kunna hitta andra exempel på den här processen. Vi hoppas kunna lära oss just hur mycket den bidrar till de multipla stjärnor som finns, säger John Tobin.

För Magnus V. Persson, Chalmers, är upptäckten ett viktigt steg mot att förstå hur stjärnor och planeter föds.

 Alma:s oöverträffade noggrannhet och känslighet visar oss hur system med multipla stjärnor bildas och bekräftar det som hittills bara varit hypoteser. Dessa fantastiska observationer tar oss ett steg framåt i förståelsen av hur kompakta stjärnsystem med flera stjärnor bildas. Då förstår vi också mer om hur vår egen sol och vårt solsystem bildades, samt i längden mer om vår plats i universum, säger han.

Läs även pressmeddelandet hos NRAO. Bilden på trippelstjärnan blev Veckans bild hos ESO.

Den 6 november 2016 berättar Magnus V. Persson för allmänheten om hur stjärnor och planeter bildas på Naturum Fjärås Bräcka utanför Kungsbacka i norra Halland. Läs mer hos Naturum Fjärås Bräcka​.

Bilder:
1 (överst) I denna bild från Alma på den unga trippelstjärnan L1448 IRS3B syns en skiva med spiralstruktur och tre ljusa protostjärnor. Ljusast på bilden är stjärnan som bildats mest nyligen och som också ligger längst ut i systemet. Hela bilden täcker 3,5 bågsekunder på himlen, vilket motsvarar ungefär åtta gånger storleken på vårt eget solsystem (800 gånger avståndet mellan jorden och solen). Högupplösta bilder finns att ladda ner hos NRAO.
Bild: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF

2. Superteleskopet Alma består av 66 antenner som arbetar tillsammans för att upptäcka universum i ljus med våglängd på cirka en millimeter. Högupplöst bild finns hos ESO​.
Foto: S. Seip/ESO
 
Mer om forskningen
 
Forskarnas resultat publiceras den 27 oktober 2016 i tidskriften Nature, i en artikel med titel ”A triple protostar system formed via fragmentation of a gravitationally unstable disk” av John J. Tobin (University of Oklahoma, USA, och Universitetet i Leiden, Nederländerna), Kaitlin M. Kratter (University of Arizona, USA), Magnus V. Persson (Chalmers samt Universitetet i Leiden), Leslie W. Looney (University of Illinois, USA), Michael M. Dunham (State University of New York Fredonia), Dominique Segura-Cox (University of Illinois), Zhi-Yun Li (University of Virginia, USA), Claire J. Chandler (National Radio Astronomy Observatory, USA), Sarah I. Sadavoy (Max Planck-institutet för astronomi, Heidelberg, Tyskland), Robert J. Harris (University of Illinois), Carl Melis (University of California, San Diego, USA) och Laura M. Pérez (Max Planck-institutet för radioastronomi, Bonn, Tyskland).

Kontakter
 
Robert Cumming, kommunikatör, Onsala rymdobservatorium, robert.cumming@chalmers.se, tel: 070 493 3114 eller 031 772 5500
 
Magnus Persson, Institutionen för rymd- och geovetenskap, Chalmers, magnpe@chalmers.se, tel: 031 772 5544
 
Mer om Alma

Radioteleskopet Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) — med dess 66 stora 12-meters- och 7-metersantenner – ligger 5000 meter över havet vid Chajnantor i norra Chile.

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan ESO (Europeiska sydobservatoriet), i vilket Sverige är ett av 15 medlemsländer, National Science Foundation i USA och Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samverkan med Chile. ALMA stöds av ESO åt dess medlemsländer, av NSF i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) och Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC) samt av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Koreas Institut för astronomi och rymdforskning (KASI).

Chalmers och Onsala rymdobservatorium har varit med sedan starten och bland annat byggt mottagare till Alma. Vid Onsala rymdobservatorium finns Nordic Alma Regional Centre som tillhandahåller teknisk expertis om Alma och som hjälper nordiska astronomer att använda teleskopet.

Mer om Onsala rymdobservatorium

Onsala rymdobservatorium är Sveriges nationella anläggning för radioastronomi. Observatoriet förser forskare med utrustning för studier av jorden och resten av universum. I Onsala, 45 km söder om Göteborg, drivs två radioteleskop, en station i teleskopnätverket Lofar, samt utrustning för forskning om jorden och atmosfären. Observatoriet medverkar även i flera internationella projekt. Institutionen för rymd- och geovetenskap på Chalmers tekniska högskola är värd för observatoriet. Verksamheten drivs på uppdrag av Vetenskapsrådet.


Publicerad: to 03 nov 2016.