Астрономы получили наиболее детальное на сегодняшний день трёхмерное изображение формирующейся массивной двойной звёздной системы. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy, а его результаты описаны в материале Universe Today. Объектом изучения стала пара молодых массивных звёзд IRAS 07299−1651, расположенная примерно в 5500 световых годах от Земли. Наблюдения показали, что светила обращаются друг вокруг друга по вытянутой орбите и окружены сильно наклонёнными газовыми дисками.
Большинство звёзд Млечного Пути входят в двойные системы, и доля таких пар растёт вместе с массой светил. Среди карликов спектрального класса M двойными являются порядка 25–30%, среди звёзд, похожих на Солнце, — 45–50%, среди звёзд класса A — 50–70%. Для самых массивных светил классов O и B этот показатель составляет не менее 75% и может превышать 90%. Поскольку массивные звёзды синтезируют тяжёлые элементы и рассеивают их в космосе, понимание того, как они формируются и эволюционируют в парах, имеет большое значение для астрофизики.
Существует три основных сценария образования двойных систем: фрагментация диска, захват и фрагментация ядра. В первом случае сначала формируется одиночная звезда, из-за чего её диск распадается на части и появляется компаньон — так возникают тесные пары с близкими массами. Во втором сценарии коллапсирующее газовое облако распадается на несколько ядер, что чаще приводит к появлению пар на широких орбитах. Третий путь связан с динамикой уже сформировавшихся светил: взаимодействия и миграции в системах из нескольких звёзд могут сокращать расстояния между ними и приводить к образованию двойной пары.
Для наблюдений за IRAS 07299−1651 исследователи объединили радиоизмерения комплексов ALMA и Very Large Array с инфракрасными данными телескопов JWST и VLT. Именно инфракрасные наблюдения позволили зафиксировать джеты формирующихся звёзд и определить их ориентацию в пространстве относительно дисков. Перемещения обеих звёзд отслеживались почти восемь лет, что дало возможность построить детальные трёхмерные изображения системы. Впервые удалось увидеть, как две массивные звезды движутся друг относительно друга, ещё продолжая формироваться, отметил один из авторов работы.
Полученные данные плохо согласуются со сценарием фрагментации диска. Орбита пары оказалась сильно вытянутой, почти параболической, а диски звёзд заметно наклонены как относительно орбиты, так и друг относительно друга. Кроме того, в системе отсутствует общий околодвойной диск, который обычно образуется после индивидуальных дисков светил. По мнению авторов, всё это лучше всего объясняется сценарием слияния ядер: две протозвезды возникли независимо из изначально несвязанных ядер, которые недавно пережили почти параболическое сближение. В результате образовалась эксцентричная двойная система с текущим расстоянием между компонентами около 200 астрономических единиц. Это сближение могло произойти всего за 60 лет до момента наблюдений — мгновение по астрономическим меркам.
«Это исследование показывает, что ранняя жизнь звёзд может быть весьма хаотичной, а случайная встреча приводит к этому гравитационному танцу и звёздной связи», — приводит слова соавтора работы Джонатана К. Тана из Вирджинского университета. Авторы заключают, что процесс слияния ядер может представлять собой важный путь формирования эксцентричных массивных двойных систем.