W 1936 roku astronomowie zaobserwowali niezwykłe zjawisko w konstelacji Oriona: młoda gwiazda FU Orionis (FU Ori) stała się sto razy jaśniejsza w zaledwie kilka miesięcy.

W momencie swojego największego blasku FU Ori była 100 razy jaśniejsza niż nasze Słońce. W odróżnieniu od eksplodujących gwiazd, jej jasność malała bardzo powoli przez następne dziesięciolecia.

Niedawno zespół astronomów wykorzystał ultrafioletowe możliwości Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, aby zbadać interakcję między powierzchnią FU Ori a dyskiem akrecyjnym, z którego gaz spada na rosnącą gwiazdę już od prawie 90 lat. Odkryli, że wewnętrzny dysk w kontakcie z gwiazdą osiąga niezwykłe temperatury, co podważa dotychczasowe modele.

Obserwacje zostały przeprowadzone za pomocą zaawansowanych instrumentów teleskopu, a dane obejmują pierwsze widma dalekiego ultrafioletu oraz nowe widma bliskiego ultrafioletu FU Ori.

"Mieliśmy nadzieję, że zweryfikujemy najgorętsze części modelu dysku akrecyjnego, aby określić jego maksymalną temperaturę, mierzając bliżej wewnętrznej krawędzi dysku niż kiedykolwiek wcześniej" – powiedziała Lynne Hillenbrand z Caltech w Pasadenie, współautorka badania. "Nie spodziewaliśmy się jednak, że zauważymy tak wiele dodatkowych informacji - była znacznie jaśniejsza w ultrafiolecie niż przewidywaliśmy, co okazało się ogromnym zaskoczeniem."

Zrozumienie procesu akrecji gwiazd jest kluczowe

Początkowo uważana za wyjątek wśród gwiazd, FU Ori jest przypadkiem typowych młodych, wybuchowych gwiazd, które przechodzą dramatyczne zmiany jasności. Obiekty te są podzbiorem klasy T Tauri, gwiazd, które aktualnie formują się poprzez akrecję materii ze swojego dysku otaczającej mgławicy. W klasycznych gwiazdach T Tauri dysk nie dotyka bezpośrednio gwiazdy, gdyż ogranicza go zewnętrzne ciśnienie pola magnetycznego.

Dyski akrecyjne wokół obiektów takich jak FU Ori są jednak podatne na niestabilności z powodu dużej masy w stosunku do centralnej gwiazdy, interakcji z sąsiadującymi gwiazdami lub opadającą materią. Takie niestabilności prowadzą do drastycznych zmian w tempie akrecji materii.

Zwiększone tempo opadania oraz bliskość dysku akrecyjnego do gwiazdy sprawiają, że obiekty typu FU Ori są znacznie jaśniejsze niż typowe T Tauri. W rzeczywistości, w trakcie wybuchu sama gwiazda jest często przyćmiona przez dysk. Co więcej, materia z dysku porusza się znacznie szybciej niż obrót powierzchni gwiazdy. To sugeruje istnienie strefy, w której materia z dysku uderza w gwiazdę, co prowadzi do znacznego nagrzewania.

Obserwacje Hubble'a wskazują na znacznie wyższe temperatury w strefach uderzenia, niż wcześniej przewidywano - temperatura w FU Ori wynosi aż 16 000 K, co jest prawie trzykrotnie więcej niż temperatura powierzchni Słońca. To zaskakujące odkrycie stawia nowe pytania dotyczące mechanizmów akrecji.

Zrozumienie tego zjawiska ma kluczowe znaczenie nie tylko dla badań nad FU Ori, ale także dla formowania się i przetrwania egzoplanet. Jak zauważył Adolfo Carvalho z Caltech, "jeśli planeta znajduje się daleko w dysku podczas formowania, wybuchy FU Ori mogą wpływać na rodzaj chemikaliów, które ostatecznie odziedziczy. Jednak jeżeli planeta formująca się znalazłaby się blisko gwiazdy, może szybko przesunąć się do wnętrza i połączyć z nią, co może prowadzić do jej zniszczenia."

Kolejne badania koncentrują się na analizie danych z Hubble'a, szczególnie na widmach emisyjnych różnych pierwiastków, co może dostarczyć nowych informacji na temat kinematyki gazu w regionie wewnętrznym.

Młode gwiazdy, takie jak FU Ori, są niezwykle bogate spektroskopowo w ultrafioletowym zakresie fal, co czyni je fascynującymi obiektami badań. Połączenie technologii Hubble'a, jego zasięgu długości fal, oraz wyjątkowych warunków FU Ori pozwala naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy rządzące powstawaniem tego fascynującego typu gwiazd.