Accurate proper motions of the protostellar system VLA1623-2417

Stel je de nachthemel niet voor als een statisch schilderij, maar als een bruisende kosmische dansvloer waar sterren worden geboren, ronddraaien en soms tegen elkaar aan botsen. Om te begrijpen hoe deze stellaire families ontstaan en evolueren, moeten astronomen hun bewegingen met ongelooflijke precisie volgen. Dit is de wetenschap van de astrometrie, de kunst van het precies meten waar dingen zich bevinden en hoe snel ze over de hemel bewegen. Denk eraan als het proberen uit te vogelen of twee auto's op een snelweg naar elkaar toe rijden, van elkaar wegrijden, of gewoon in dezelfde rijstrook cruisen door jaren later foto's van hun posities te maken. Voor de jongste, meest verborgen babysterren — protosterren genoemd — is dit extra lastig omdat ze gehuld zijn in dikke dekens van stof die zichtbaar licht blokkeren. Om door de mist heen te kijken, gebruiken astronomen gigantische radiotelescoppen die fungeren als superkrachtige ogen, die luisteren naar de radiogolven die deze baby's uitzenden. Door deze minuscule bewegingen decennialang te volgen, kunnen wetenschappers de onzichtbare krachten, zoals zwaartekracht, begrijpen die deze sterren naar elkaar toe trekken of juist van elkaar wegwerpen, wat ons helpt de chaotische kraamkamer te begrijpen waarin onze eigen Zon ooit zou kunnen hebben geleefd.

In een nieuwe studie heeft een team van astronomen een lange, grondige blik geworpen op een beroemde kosmische familie genaamd VLA 1623–2417. Dit is niet zomaar een enkele babyster; het is een complex kwartair systeem, wat betekent dat het vier afzonderlijke componenten heeft die interageren in een nauwe, gravitationele tango. Het systeem bevindt zich op ongeveer 137,3 parsec afstand (ongeveer 448 lichtjaar) in een wolk van gas en stof die bekend staat als de Ophiuchi A-kern. De familie bestaat uit een nauw binair paar (twee sterren die dicht bij elkaar draaien, genaamd Aa en Ab), een derde ster (B) die op enige afstand om hen heen draait, en een vierde lid (W) dat wat verder naar het westen rondhangt.

De onderzoekers, onder leiding van Ricardo Hernández Garnica, besloten een detective te spelen met een enorm archief aan gegevens. Ze verzamelden 37 verschillende waarnemingen die over een periode van ongeveer 34,5 jaar zijn gemaakt met behulp van enkele van de krachtigste radiotelescoepen ter wereld: de VLA (Very Large Array) en ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), samen met oudere gegevens van de SMA- en BIMA-arrays. Door deze snapshots aan elkaar te naaien, creëerden ze een high-definition film van de beweging van het systeem, waardoor ze de "eigenbewegingen" — de werkelijke snelheid en richting waarmee elke ster over de hemel beweegt — met ongekende nauwkeurigheid konden meten.

Dit is wat ze vonden, onderverdeeld per familielid:

Het hechte koppel (Aa en Ab)
Het binnenste paar, Aa en Ab, zijn gescheiden door slechts ongeveer 30 astronomische eenheden (au) — een afstand die ongeveer de grootte heeft van ons hele zonnestelsel. De studie onthulde dat ze definitief om elkaar heen draaien. Omdat het team echter slechts ongeveer 11 jaar aan gegevens over dit specifieke paar had, hebben ze slechts een klein fragment van hun baan gevangen (zoals het kijken naar een auto die langs je huis rijdt gedurende 10 seconden en proberen te raden hoe lang een volledige ronde duurt). Hoewel ze de sterren zien bewegen, kunnen ze nog niet de exacte massa van de sterren of de volledige vorm van hun baan met totale zekerheid berekenen. De gegevens suggereren dat ze van elkaar weg bewegen, maar de baan is zo lang (geschat op rond de 400 tot 500 jaar) dat 11 jaar slechts een oogwenk is in kosmische tijd.

Het middelste broertje (B)
Ster B is het middelste kind, dat op een afstand van ongeveer 300 au om het Aa/Ab-paar draait. Het team volgde B gedurende een enorme periode van 34,5 jaar. Hun metingen laten zien dat B langzaam dichter bij het Aa/Ab-paar komt. Deze naar binnen gerichte beweging bevestigt dat B gravitationeel gebonden is aan het binnenste paar; ze zijn een echte familie-eenheid, geen passerende vreemden. De wiskunde suggereert dat het hele A/B-systeem een totale massa heeft van ongeveer 2 keer de massa van onze Zon.

De buitenstaander (W)
De meest opwindende ontdekking betreft VLA 1623–2417 W, de ster die ongeveer 10 boogseconden (ongeveer 1.400 au) verwijderd is van de hoofdgroep. Lange tijd dachten sommige wetenschappers dat W een "vluchtende" ster zou kunnen zijn — een lid van de familie dat door een chaotische vroege ontmoeting met een gravitationele slingerbeweging uit de groep werd gekatapulteerd.

De nieuwe gegevens sluiten dit volledig uit. Door de beweging van W over 32,5 jaar te meten, vond het team dat W zich feitelijk naar het A/B-systeem beweegt met een snelheid van 1 tot 2 kilometer per seconde. Als W zou zijn uitgestoten, zou het van het systeem wegvliegen, niet terugkomen. Wat doet W dan? De auteurs suggereren twee mogelijkheden: of W maakt helemaal geen deel uit van de familie en is slechts een buurman die toevallig in dezelfde algemene richting beweegt, of het is een familielid op een zeer vreemde, sterk gekantelde baan die het nu dichter bij de anderen brengt.

Een eenzijdige jet?
De studie merkte ook iets vreemds op rond ster W. In sommige radiobeelden is een zwakke "staart" van materiaal te zien die naar het westen uitsteekt, loodrecht op de schijf van W. Dit lijkt op een jet van gas die in één richting uit de ster schiet. Normaal gesproken komen jets uit beide polen van een ster, zoals een dubbelzijdige brandslang. De auteurs suggereren dat W misschien een "eenzijdige jet" aandrijft, mogelijk omdat iets de andere kant blokkeert, hoewel ze toegeven dat ze gevoeligere telescopen nodig hebben om daar zeker van te zijn.

De kern van het verhaal
Dit artikel geeft ons niet alleen betere cijfers; het verandert het verhaal over hoe deze familie zich gedraagt. Het bewijst dat de "vluchteling"-theorie voor ster W onjuist is. Het bevestigt dat het binnenste trio (Aa, Ab en B) een gebonden gravitationeel systeem vormen. En hoewel het de exacte massa van het binnenste binaire paar (Aa/Ab) nog niet kan oplossen omdat ze ze gedurende een langere tijd moeten observeren, biedt het de meest nauwkeurige kaart van hun bewegingen tot nu toe.

De auteurs merken voorzichtig op dat hoewel ze het mysterie van de richting van W hebben opgelost, de volledige baan van het binnenste binaire paar een puzzel blijft voor de toekomst. Ze suggereren dat we, met nog meer gegevens van de volgende generatie telescopen zoals de SKA of ngVLA, eindelijk in staat zullen zijn om deze baby-sterren perfect te wegen en precies te begrijpen hoe ze zijn gevormd. Voor nu weten we dat VLA 1623–2417 een stabiele, interagerende familie is waarbij de "buitenstaander" eigenlijk thuiskomt, of in ieder geval in dezelfde richting loopt.