Jak powstają brązowe karły?
Brązowe karły to obiekty podobne do gwiazd, ale są one zbyt lekkie, żeby zaszła w nich fuzja jądrowa. Naukowcy próbują zbadać to czy powstają one jak gwiazdy.
Narodziny gwiazd to chaotyczny i dynamiczny proces, szczególnie we wczesnej fazie, która charakteryzuje się złożonymi strukturami gazowymi. Takie struktury nazywane są „włóknami zasilającymi”, ponieważ dostarczają one gazowy materiał z otoczenia do nowo powstałego obiektu, podobnie jak kosmiczna pępowina.
Brązowe karły to zdaniem astronomów, obiekty kosmiczne o masie mniejszej niż jedna dziesiąta masy Słońca. Ich zdaniem sprawia to, że są zbyt małe, aby zaszła wewnątrz nich fuzja jądrowa i by mogły świecić jak gwiazdy. Do tej pory naukowcy nie wiedzieli, czy brązowe karły formują się jak gwiazdy podobne do Słońca.
Potwierdzenie tej hipotezy wymagało obserwacji brązowych karłów w wysokiej rozdzielczości w czasie najwcześniejszych etapów ich formowania. Astrofizycy z University Observatory Munich, pod kierownictwem dr Basmah Riaz, przeprowadzili badania niezwykle młodego brązowego karła Ser-emb 16 za pomocą obserwatorium ALMA w Chile, potwierdzając to założenie. Badanie zostało opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
„Nasze obserwacje ujawniły spektakularne, wielkoskalowe struktury spiralne i wstęgowe, których nigdy wcześniej nie widziano w kierunku nowo narodzonego brązowego karła. Włókna obejmują rozległy obszar około 2-3 tysięcy jednostek astronomicznych i są połączone z Ser-emb 16. Wokół niego zaobserwowano również skupiska materii, które potencjalnie mogą przekształcić się w młode brązowe karły” – tłumaczy Riaz.
„Obserwacje te po raz pierwszy pokazują wpływ środowiska zewnętrznego, który skutkuje asymetryczną akrecją masy poprzez włókna zasilające na powstającego brązowego karła” – dodaje.
Zdaniem astrofizyków, spiralne struktury i wstęgi dostarczają ważnych informacji na temat formowania się brązowych karłów. Po przeprowadzeniu symulacji, naukowcy porównali je z danymi z obserwatorium ALMA. Duże struktury, ich zdaniem można wytłumaczyć na przykład zderzeniami zapadającego się gazu i pyłu w regionie gwiazdotwórczym. Aby tak się stało, tego typu zderzenie musiałoby wystąpić co najmniej raz w ciągu życia rdzeni gwiazdotwórczych.
„Dzięki nowym symulacjom wykazaliśmy, że kolizje powodują zapadanie się nawet małych gródek gazu i pyłu, tworząc brązowe karły. Spirale i wstęgi o różnych rozmiarach i morfologiach powstają w wyniku zderzeń bocznych, a nie czołowych w regionach gwiazdotwórczych” – tłumaczy dr Dimitris Stamatellos z University of Central Lancashire w Anglii.
Jeśli ten model jest poprawny, zdaniem naukowców, oznacza to dynamiczny proces formowania się brązowych karłów, podobny do tego, w którym powstają gwiazdy takie jak Słońce, gdzie chaotyczne interakcje w środowisku gwiazdotwórczym są powszechne praktycznie od początku wpływu na siebie chmur gazu i pyłu.
Jak tłumaczą astrofizycy, w innym scenariuszu symulacje wykazały, że obserwowane struktury odpowiadają dużemu (pseudo)dyskowi wokół bardzo młodego brązowego karła, gdzie został on skręcony przez rotację jądra brązowego karła przez silne pole magnetyczne. Jeśli ten model jest poprawny, oznacza to, że może ono odgrywać ważną rolę w procesie formowania się tych obiektów.
„Nasze obserwacje ALMA zapewniają unikalny wgląd we wczesne etapy formowania się brązowych karłów. Porównanie obserwacji z modelami wspiera scenariusz grawitacyjnego spadku, który może wyjaśnić asymetryczną akrecję masy widoczną w kształcie spiral i wstęg, taką, która obserwowana jest wokół formujących się gwiazd” – zaznacza Riaz.
Emil Gołoś
