Jak vznikají těsné dvojhvězdy?

Naše Slunce je v celkové hvězdné populaci poněkud výjimkou. Obvykle si hvězdy představujeme jako osamělé poutníky napříč galaxií. Zhruba polovina hvězd podobných Slunci je však uvězněna s více než jednou hvězdou-průvodcem. Pokud jsou dvě, jedná se o „binární“ systém, ale v mnoha případech existuje ještě více hvězd, které jsou všechny kolektivně spojeny gravitací. Astronomové dlouho debatují o tom, proč se to děje, a nový článek Ryana Sponzilliho, postgraduálního studenta na University of Illinois, dostupný v předtiskové verzi na arXiv, argumentuje pro mechanismus známý jako fragmentace disku.

Fragmentace disku je jednou ze dvou soupeřících teorií o tom, proč dochází ke vzniku blízkých průvodců. V tomto scénáři se jeden masivní disk plynu a prachu obklopující nově vznikající hvězdu stává nestabilním a rozpadá se. Nakonec se zhroutí do další hvězdy hned vedle. Pro studii je zásadní, že vzhledem k tomu, že tyto hvězdy vznikly ze stejného rotujícího disku, by jejich rotační osy měly být shodné.

Druhá teorie je známá jako turbulentní fragmentace následovaná migrací směrem dovnitř. V tomto scénáři turbulence ve stejném oblaku způsobí jeho rozdělení na dva oddělené shluky, které následně vytvoří vlastní hvězdy. Během desítek tisíc let jsou tyto dvě hvězdy přitahovány k sobě složitými gravitačními interakcemi a nakonec skončí jako binární pár. Je důležité, že vzhledem k tomu, že vznikly ze samostatných chaotických procesů, by jejich rotační osy a oběžné dráhy měly být orientovány náhodně.

Aby vědci určili, která metoda byla dominantní formou formování binárních systémů, zkoumali 51 mladých binárních systémů. Protože tyto mladé hvězdy jsou obklopeny vrstvami plynu a prachu, nemůžeme přímo vidět jejich rotaci. Můžeme však měřit orientaci proudů plynu, které tryskají z jejich pólů.

K tomu byla zapotřebí data z radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), který sledoval oxid uhelnatý přítomný v těchto výtryscích. To umožnilo týmu použít tyto výtrysky (tzv. jety) jako náhradu za moment hybnosti systému – pokud jety vyzařují paralelně (a kolmo k linii mezi dvěma hvězdami), pak se otáčejí synchronně, což dodává důvěryhodnost teorii fragmentace disku. Pokud by však byly namířeny zdánlivě náhodnými směry, byl by to silný důkaz pro teorii turbulentní fragmentace.

V jejich analýze data silně hovoří ve prospěch teorie fragmentace disku. V 51 binárních párech napříč 38 systémy nalezli 42 výtrysků. Po statistické simulaci našli scénář, který naznačoval, že přibližně 94 % z nich bylo ze své podstaty „kolmých“ k rovině mezi oběma hvězdami. Jak autoři uvedli: „Na základě této analýzy navrhujeme, že fragmentace disku je dominantní cestou formování blízkých doprovodných protohvězdných systémů.“

Zdá se to docela definitivní, ale dalo by se argumentovat i pro druhou variantu. Co když se turbulentní dvojhvězdy pomalu pohybují směrem k sobě a jejich rotační osy se také pomalu začnou srovnávat? Podle autorů je pravděpodobnost, že se to stane, téměř nulová – samotný výskyt těchto shodných výtrysků silně ukazuje na vznik in situ spíše než na migraci dvou hvězd.

Tento výzkum nejenže řeší záhadu zrodu hvězd. Pomáhá také připravit půdu pro naše pochopení orbitální mechaniky raných hvězdných systémů. A možná ještě důležitější je, že prohlubuje naše chápání toho, jak tato orbitální mechanika ovlivňuje planetární systémy, které se nakonec vytvoří v těchto společných hvězdných systémech.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/how-do-close-binary-stars-form a https://public.nrao.edu/news/most-close-pairs-of-stars-are-born-as-cosmic-twins/

autor: František Martinek