Rappresentazione artistica del giovane sistema binario XZ Tau. Le due giovani stelle del sistema hanno ciascuna un disco protoplanetario intorno a loro che è inclinato rispetto all'altro. Le due giovani stelle orbitano su un piano diverso da quello di entrambi i dischi. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
I ricercatori hanno analizzato i dati accumulati dall'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e hanno rappresentato il movimento di un giovane sistema stellare gemello XZ Tauri nell'arco di tre anni. Questa prima "Animazione ALMA" di stelle gemelle getta nuova luce sulle origini delle stelle binarie e sui pianeti che si formeranno intorno ad esse.
"Questo risultato è stato reso possibile dall'alta risoluzione e dai ricchi dati d'archivio di ALMA, "dice Takanori Ichikawa, il primo autore del documento di ricerca ed ex studente laureato presso l'Università di Kagoshima, Giappone. "Questa ricerca ha utilizzato tre anni di dati di osservazione. I risultati mostrano la fattibilità di un nuovo metodo di ricerca che utilizza animazioni radioastronomiche invece di immagini convenzionali. Spero che questo metodo possa aiutare a chiarire vari fenomeni astronomici in futuro".
Il sole è una sola stella, ma l'universo è pieno di stelle binarie, che sono due stelle che orbitano l'una intorno all'altra. Durante la sua giovinezza, ogni giovane stella in un sistema binario è circondata da un disco protoplanetario composto da gas molecolare e polvere. Questo disco è noto per essere il luogo della formazione dei pianeti. Molti pianeti associati a stelle binarie sono stati effettivamente rilevati, ma come si formano i dischi nei sistemi binari di stelle e come si formano i pianeti in quei sistemi è ancora un mistero.
"Per studiare la formazione dei pianeti in sistemi stellari binari, è importante determinare con precisione il moto orbitale delle due stelle e l'inclinazione dei singoli dischi protoplanetari, " spiega Shigehisa Takakuwa, professore all'Università di Kagoshima.
Moto orbitale del giovane sistema binario XZ Tau. La posizione di XZ Tau A (in basso a sinistra) è fissa nell'immagine e viene mostrato il movimento relativo di XZ Tau B. Le distribuzioni delle onde radio dai dischi protoplanetari sono mostrate in scala di grigi (2015), contorni rossi (2016), e contorni blu (2017). La posizione di ogni stella è mostrata come un segno più. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T.Ichikawa et al.
I ricercatori hanno suggerito due meccanismi di formazione per i sistemi binari; uno è la rottura di un unico grande disco gassoso, e l'altro è la frammentazione della nube molecolare più grande dovuta alla violenta turbolenza. Nel primo caso, gli astronomi suppongono che l'orbita delle stelle binarie e dei singoli dischi debbano essere sullo stesso piano. D'altra parte, nel secondo caso, il piano orbitale delle stelle binarie e il piano dei dischi dovrebbero essere differenti. Questo è un problema importante che influenzerà le orbite finali dei pianeti nei sistemi binari.
Il team di ricerca ha scavato nell'archivio dati di ALMA e ha ottenuto i dati per il giovane sistema XZ Tau presi nel 2015, 2016, e 2017. Hanno analizzato attentamente i dati e per la prima volta hanno realizzato un'animazione del moto orbitale delle stelle binarie, il che mostra che XZ Tau B ha spostato 3,4 unità astronomiche (3,4 volte il raggio dell'orbita terrestre) attorno a XZ Tau A durante questi tre anni.
Il team ha scoperto la struttura tridimensionale dell'orbita. Inoltre, analizzando l'effetto doppler e la distribuzione delle onde radio dal disco attorno a ciascuna stella nel sistema XZ Tau, hanno scoperto che quei dischi sono significativamente disallineati l'uno rispetto all'altro, e anche non nello stesso piano dell'orbita binaria.
Moto orbitale animato del giovane sistema binario XZ Tau. La posizione di XZ Tau A (in basso a sinistra) è fissa nell'immagine e viene mostrato il movimento relativo di XZ Tau B. Le distribuzioni delle onde radio dai dischi protoplanetari sono mostrate in scala di grigi e contorni. La posizione di ogni stella è mostrata come un segno più. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T.Ichikawa et al.
Precedenti osservazioni con ALMA avevano trovato esempi di giovani stelle binarie con dischi protoplanetari inclinati l'uno rispetto all'altro. Però, questa è la prima volta che viene chiarito il moto orbitale di un sistema binario, mostrando che l'inclinazione è diversa da quella dei dischi circumstellari. Questi risultati supportano l'idea che il sistema XZ Tau si sia formato tramite la frammentazione delle nuvole molecolari.
"Questo è un bellissimo esempio di utilizzo del ricco archivio di ALMA, " afferma Takakuwa. "L'archivio apre la strada ai giovani ricercatori per iniziare subito a condurre ricerche all'avanguardia". È vero per questo studio. "Sono molto onorato di contribuire a una ricerca così interessante come studente universitario, " dice Miyu Kido dell'Università di Kagoshima, il secondo autore del documento di ricerca. "Spero di utilizzare questa esperienza nella mia ricerca futura".
Questi studio, "Dischi circumstellari disallineati e moto orbitale del giovane binario XZ Tau, " è pubblicato nel Giornale Astrofisico il 23 settembre, 2021.
