Die enge Begegnung vor über 10.000 Jahren löste Wirbel in der Akkretionsscheibe aus

Schematische Darstellung der Geschichte der Akkretionsscheibe und des extrakorporalen Körpers. Die drei Diagramme, beginnend links unten, sind Momentaufnahmen einer numerischen Simulation, die das System zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs, 4.000 Jahre später bzw. 8.000 Jahre danach darstellen. Das obere rechte Bild stammt von ALMA-Beobachtungen und zeigt die Scheibe mit Spiralen und zwei Objekten darum herum, was mit dem System 12.000 Jahre nach dem Vorbeiflug übereinstimmt. Kredit: SHAO

Dr. Lu Xing, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter des Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, nutzte zusammen mit Mitarbeitern der Yunnan University, des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und des Max-Planck-Instituts die hochauflösende Beobachtung Daten des Atacama Large Millimeter/Submatter Array Millimeter (ALMA), um eine massive protostellare Scheibe im Zentrum der Galaxie zu entdecken und zu bestimmen, wie sich ihre Spiralarme bilden.

Die Forschung der Gruppe zeigt, dass diese Scheibe durch die Annäherung eines nahegelegenen Objekts beeinflusst wurde, was zur Bildung von Spiralarmen führte. Diese Entdeckung zeigt, dass die Bildung massereicher Sterne durch Akkretionsscheiben und Vorbeiflüge der von massearmen Sternen ähneln könnte.

Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht natürliche Astronomie Am 30. Mai.

Während der Sternentstehung entstehen Akkretionsscheiben um neugeborene Sterne. Diese Akkretionsscheiben, auch „Protosternscheiben“ genannt, sind ein wesentlicher Bestandteil der Sternentstehung. Akkumulationsscheiben versorgen Protosterne kontinuierlich mit Gas aus der Umgebung. In diesem Sinne ist es die stellare Wiege, in der Sterne geboren und gezüchtet werden.

Bei massereichen Protosternen, insbesondere denen des frühen O-Typs über 30 Sonnenmassen, war die Rolle der Akkretionsscheiben bei ihrer Entstehung jedoch nicht klar.

Etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist das galaktische Zentrum eine einzigartige und wichtige Umgebung für die Sternentstehung. Neben dem supermassiven Schwarzen Loch Sgr A* enthält das galaktische Zentrum ein riesiges Reservoir an dichtem molekularem Gas, hauptsächlich in Form von molekularem Wasserstoff (H2), das der Rohstoff für die Sternentstehung ist. Gas beginnt, Sterne zu bilden, sobald der Gravitationskollaps beginnt.

Die Umgebung im galaktischen Zentrum ist jedoch einzigartig, mit starken Turbulenzen und starken Magnetfeldern sowie Gezeitenkräften von Sgr A*, die alle die Sternentstehung in dieser Region stark beeinflussen.

Da die Entfernung zwischen dem galaktischen Zentrum und der Erde riesig ist und komplexe Verunreinigungen im Vordergrund stehen, waren direkte Beobachtungen von Sternentstehungsgebieten um das galaktische Zentrum herum schwierig.

Das von Dr. Lu geleitete Forschungsteam verwendete ALMAs lange Basislinienbeobachtungen, um eine Genauigkeit von 40 Millisekunden zu erreichen. Um sich ein Bild davon zu machen, wie gut diese Entscheidung sein wird, wird es einem Monitor in Shanghai ermöglicht, den Fußball in Peking problemlos zu überwachen.

Durch hochauflösende, hochempfindliche ALMA-Beobachtungen haben Forscher eine Akkretionsscheibe im galaktischen Zentrum entdeckt. Die Scheibe hat einen Durchmesser von etwa 4.000 Astronomischen Einheiten und umgibt einen frühen O-Typ-Stern mit einer 32-fachen Masse der Sonne. Dieses System gehört zu den massereichsten Protosternen mit Akkretionsscheiben und stellt die erste direkte Abbildung einer protostellaren Scheibe im Zentrum der Galaxie dar.

Die Entdeckung deutet darauf hin, dass frühe massereiche Sterne vom Typ O eine Entstehungsphase durchlaufen, die Akkretionsscheiben umfasst, und diese Schlussfolgerung gilt für die einzigartige Umgebung des galaktischen Zentrums.

Noch interessanter ist, dass die Scheibe deutlich zwei Spiralarme zeigt. Solche Arme findet man oft in Spiralgalaxien, aber selten in protostellaren Scheiben. Im Allgemeinen erscheinen spiralförmige Arme in Akkretionsscheiben aufgrund von Fragmentierung, die durch Gravitationsinstabilität verursacht wird. Die bei dieser Forschung entdeckte Scheibe ist jedoch heiß und turbulent, wodurch sie in der Lage ist, ihre Schwerkraft auszugleichen.

Um dieses Phänomen zu erklären, haben Forscher eine alternative Erklärung vorgeschlagen – dass die Spiralen durch eine äußere Störung verursacht werden. Die Forscher schlugen diese Erklärung vor, nachdem sie ein Objekt mit einer Masse von etwa drei Sonnenmassen entdeckt hatten – möglicherweise die Quelle der externen Turbulenz –, das mehrere tausend AE von der Scheibe entfernt war.

Um diese Vermutung zu überprüfen, berechneten die Forscher mehrere Dutzend mögliche Bahnen für dieses Objekt. Sie fanden heraus, dass nur eine dieser Umlaufbahnen die Scheibe auf das beobachtete Niveau bringen konnte. Anschließend führten sie eine numerische Simulation auf der Hochleistungs-Supercomputing-Plattform des Shanghai Astronomical Observatory durch, um den Weg des Eindringlings zu verfolgen. Wissenschaftler konnten erfolgreich die gesamte Geschichte des Objekts reproduzieren, das vor über 10.000 Jahren auf der Scheibe flog, als es Schnecken in der Scheibe gemacht hätte.

„Die gute Übereinstimmung zwischen analytischen Berechnungen, numerischen Simulationen und ALMA-Beobachtungen ist ein starker Beweis dafür, dass die spiralförmigen Arme der Scheibe Überbleibsel des Flugs des exotischen Körpers sind“, sagte Dr. Lu.

Dieses Ergebnis zeigt deutlich, dass Akkretionsscheiben in den frühen evolutionären Stadien der Sternentstehung sich wiederholende dynamische Prozesse wie den Vorbeiflug durchlaufen und diese Prozesse die Sternen- und Planetenentstehung stark beeinflussen können.

Interessanterweise kann es auch in unserem Sonnensystem zu Vorbeiflügen gekommen sein: Ein als Scholz-Stern bekanntes Doppelsternsystem flog vor etwa 70.000 Jahren nahe an das Sonnensystem heran, durchbohrte möglicherweise die Oortsche Wolke und schickte Kometen in das innere Sonnensystem.

Die aktuelle Studie legt nahe, dass solche Vorbeiflüge auch bei massereicheren Sternen, insbesondere in der hochdichten Sternumgebung um das galaktische Zentrum, häufig vorkommen sollten. „Die Zusammensetzung dieses massereichen Protosterns ähnelt seiner masseärmeren Cousins ​​​​wie der Sonne, mit Akkretionsscheiben und Ereignissen, die über die Meeresoberfläche fliegen. Obwohl sich die Sternmassen unterscheiden, könnten einige der physikalischen Mechanismen bei der Sternentstehung gleich sein Dies liefert Hinweise Eine Aufgabe zur Lösung des „Rätsels der massiven Sternentstehung“, sagte Dr.


Spiralarme in einer kleinen Akkretionsscheibe um einen Kinderstern


Mehr Informationen:
Xing Lu et al, Eine massive Proto-Keplerian-Scheibe mit fliegeninduzierten Helices in der zentralen Molekülregion, natürliche Astronomie (2022). DOI: 10.1038 / s41550-022-01681-4

Eingereicht von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

das Zitat: Eine enge Begegnung vor über 10.000 Jahren entzündete die Spiralen in der Akkretionsscheibe (2022, 2. Juni) Abgerufen am 3. Juni 2022 von https://phys.org/news/2022-06-encounter-years-spirals-accretion-disk .html

Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt. Ungeachtet eines fairen Umgangs zum Zwecke des privaten Studiums oder der Forschung darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt wird nur zu Informationszwecken bereitgestellt.

Leave a Comment