Астрономы впервые смогли проследить движение двух массивных звёзд, которые ещё продолжают формироваться. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy, а его результаты основаны на наблюдениях системы IRAS 07299−1651, удалённой от Земли примерно на 5 500 световых лет. Работа показывает, что ранние этапы жизни звёзд могут быть хаотичными, а случайные сближения приводят к образованию двойных систем.
Большинство звёзд Млечного Пути входят в двойные системы, и их совместная эволюция во многом определяет дальнейшую судьбу светил. Доля двойных растёт с массой звезды: среди M-карликов она составляет 25–30%, среди звёзд, похожих на Солнце, — 45–50%, среди звёзд типа A — 50–70%. Для самых массивных звёзд типов O и B этот показатель достигает как минимум 75%, а по некоторым оценкам превышает 90%.
Существует три основных сценария формирования двойных систем. При фрагментации диска сначала появляется одна звезда, а затем её диск распадается, порождая компаньона — так возникают тесные пары с близкими массами. При фрагментации ядра коллапсирующее газовое облако распадается на несколько ядер, что чаще даёт широкие пары. Третий путь связан с динамикой после формирования: взаимодействия и миграции нескольких звёзд в системе могут сокращать расстояния между ними.
Массивные звёзды играют ключевую роль во Вселенной, синтезируя тяжёлые элементы и рассеивая их в космосе, поэтому учёным важно понимать, как они образуются и эволюционируют в парах. Авторы работы во главе с Яо Ваном из Шанхайского университета Цзяо Тун изучали систему IRAS 07299−1651, впервые наблюдая её с помощью ALMA в 2019 году. Тогда данные указывали на фрагментацию диска, однако диски вокруг обеих звёзд оказались развёрнуты друг относительно друга, что вызывало сомнения.
В новой работе исследователи объединили радио наблюдения ALMA и Very Large Array с инфракрасными данными телескопов JWST и VLT. Инфракрасный диапазон позволил зафиксировать джеты звёзд и определить их ориентацию относительно дисков. Отслеживая перемещения обеих звёзд почти восемь лет, астрономы построили детальные трёхмерные изображения системы и установили, что пара движется по вытянутой, почти параболической орбите, а её газовые диски сильно наклонены как относительно орбиты, так и друг к другу. «Впервые мы смогли наблюдать, как две массивные звезды движутся друг вокруг друга, пока они еще рождаются», — приводит слова соавтора исследования Ичэня Чжана издание Universe Today.
Полученные данные плохо согласуются с фрагментацией диска: орбита оказалась сильно эксцентричной, а окружающего двойного диска, который обычно формируется после индивидуальных дисков звёзд, обнаружено не было. По мнению авторов, наблюдаемая картина объясняется сценарием слияния ядер, при котором две протозвезды возникли независимо из изначально несвязанных ядер и недавно пережили почти параболическое сближение. Это событие могло произойти всего за 60 лет до наблюдений, а текущее расстояние между звёздами составляет около 200 астрономических единиц. «Это исследование демонстрирует, что ранняя жизнь звезд может быть довольно хаотичной, а случайная встреча приводит к этому гравитационному танцу и звездной связи», — отметил соавтор работы Джонатан К. Тан из Виргинского университета.