Орбита указывает на недавнюю встречу двух массивных протозвезд

Массивные звезды часто встречаются парами, но начало таких систем трудно наблюдать. Две звезды могут возникнуть при распаде одного газового диска, сформироваться в разных ядрах облака и позднее встретиться либо сблизиться из-за взаимодействий в скоплении. Yao Wang, Yichen Zhang и их коллеги попытались различить эти пути на примере IRAS 07299−1651 — пары протозвезд, все еще погруженной в питающее ее облако.

Исследователи сопоставили наблюдения комплекса Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) и Jansky Very Large Array почти за восемь лет. Крошечные изменения относительного положения протозвезд показали их движение в плоскости неба. Линии рекомбинации водорода — излучение при повторном соединении электронов с ионами водорода — дали скорости вдоль луча зрения. Снимки космического телескопа James Webb и Very Large Telescope показали направления струй. Совокупность измерений позволила восстановить в трех измерениях орбитальное движение и ориентацию дисков вокруг каждого объекта.

Предпочтительные орбитальные решения описывают сильно вытянутую, почти параболическую траекторию и нынешнее расстояние около 200 астрономических единиц; одна астрономическая единица равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем. «Почти параболическая» не означает видимую кривую, которую звезды чертят на небе. Оцененная энергия орбиты находится у границы между гравитационно связным эллипсом и открытым пролетом, после которого объекты навсегда разойдутся. Поэтому нынешние данные еще не определяют, останется ли пара связанной.

Геометрия дисков дала еще одну подсказку. Линии водорода и направления струй показывают, что два околозвездных диска вращаются в плоскостях, сильно наклоненных к орбите и друг к другу. Упорядоченная фрагментация одного диска обычно дала бы более сходные ориентации. Команда трактует сочетание эксцентричной орбиты и рассогласованных дисков как признак того, что каждая протозвезда начала формироваться в отдельном газовом ядре. Почти параболическая встреча затем сблизила ядра и создала нынешнюю конфигурацию. В типичных орбитальных решениях максимальное сближение произошло примерно за 60 лет до наблюдений, но эта дата рассчитана моделью, а не увидена напрямую.

Исследование называет этот путь «слиянием ядер»: газовые ядра встречаются и начинают собирать двойную систему, тогда как протозвезды и их диски остаются различимыми. Термин не означает физического слияния двух звезд. Результат также меняет трактовку наблюдений 2019 года, которые тогда допускали совместное образование при фрагментации общего диска; более длинный интервал наблюдений выявил орбитальное движение и сделал рассогласование дисков трудноустранимым.

Таким образом, IRAS 07299−1651 дает конкретный пример, где встреча изначально раздельных ядер лучше всего объясняет наблюдаемую архитектуру. Одна система не показывает, насколько часто такой путь создает массивные пары в Галактике. Многолетние наблюдения других протозвезд помогут проверить, являются ли очень эксцентричные орбиты и рассогласованные диски исключением или повторяющимся этапом формирования массивных двойных звезд.