Due immagini radio di una protostella, riprese a distanza di 18 anni, stanno rivelando agli astronomi una differenza sostanziale della sua struttura, un risultato che fornisce una sorta di finestra unica che permette di osservare quasi in “tempo reale” le fasi primordiali dell’evoluzione di una stella massiccia. Lo studio, pubblicato su Science, tenta di fornire nuovi indizi su questa categoria di oggetti stellari le cui conoscenze sono molto meno complete rispetto alle stelle di tipo solare.
Le osservazioni dell’oggetto, denominato con la sigla W75N(B)-VLA 2 e situato a circa 4200 anni luce, sono state realizzate con il radiotelescopio “Karl G. Jansky” Very Large Array (VLA). I ricercatori hanno confrontato un’immagine del 2014 con un’altra ottenuta nel 1996. «Il confronto è sostanziale», spiega Carlos Carrasco-Gonzalez del Center of Radioastronomy and Astrophysics presso la National Autonomous University of Mexico e autore principale dello studio.
Due immagini dell’oggetto W75N(B)-VLA-2 prese a distanza di 18 anni dal Very Large Array (VLA). A sinistra, l’immagine del 1996, a destra quella del 2014. Crediti: Carrasco-Gonzalez, et al., NRAO/AUI/NSF
La nuova immagine radio è il frutto di un lavoro che risale al 2009 quando un gruppo di ricercatori, guidati da Gabriele Surcis del Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE) e co-autore dello studio, fu in grado di misurare per la prima volta con la rete europea di radiotelescopi (European VLBI Network, EVN) l’orientamento del campo magnetico nella regione in cui si trova la stella in questione. «Abbiamo notato che il campo magnetico che circonda W75N(B)-VLA 2 mostra una direzione privilegiata che risulta allineata con il campo magnetico globale presente in quella regione», dice Surcis. «Ora, abbiamo trovato che il vento stellare segue la stessa direzione del campo magnetico, un fatto che indica come siano decisamente importanti le forze magnetiche nel processo di formazione della stella».
«Stiamo osservando questi cambiamenti drammatici ‘quasi in tempo reale’ man mano che l’oggetto sta sviluppando una caratteristica morfologia bipolare», aggiunge Huib van Langevelde direttore del JIVE e co-autore dello studio. L’immagine del 1996 mostra una regione compatta associata con un forte vento stellare, costituito da particelle cariche, che viene emesso dalla stella. Invece, nell’immagine più recente si osserva come questa regione abbia assunto nettamente una forma più allungata. «Le osservazioni di questo oggetto ci stanno fornendo una opportunità unica, emozionante, che ci permetterà di seguire nel corso dei prossimi anni come una protostella segue le fasi iniziali della sua evoluzione», dice Carrasco-Gonzalez.
L’immagine illustra la formazione del vento stellare nell’oggetto W75N(B)-VLA 2. Le simulazioni idrodinamiche 3D mostrano (a sinistra) l’emissione iniziale e più isotropa del flusso di particelle che diventa successivamente più collimata (a destra) man mano che esso si espande all’interno del toro di gas e polvere. Crediti: Wolfgang Steffen, Instituto de Astronomía, UNAM.
Gli scienziati ritengono che l’oggetto si stia formando in un ambiente denso e gassoso e che sia circondato da una struttura di polvere a forma di ciambella, che gli astronomi chiamano toro. Inoltre, gli scienziati hanno notato che la stella emette un forte vento stellare per alcuni periodi che possono durare anche diversi anni. Inizialmente, questo flusso di particelle cariche si è espanso in tutte le direzioni, formando un inviluppo sferico che circonda la stella, poi ha finito per interagire con il toro che lo rallenta. La parte di vento stellare che si muove verso l’esterno uscendo dalle due regioni polari del toro, dove c’è meno resistenza, si propaga più rapidamente formando una struttura allungata. “Nel corso di soli 18 anni, abbiamo osservato esattamente ciò che avevamo previsto”, continua Carrasco-Gonzalez.
«L’evoluzione che stiamo osservando dopo quasi 18 anni segue i modelli molto accuratamente», dice Ciriaco Goddi della Radboud University Nijmegen e co-autore dello studio. Di fatto, esistono alcuni modelli che sono stati sviluppati apposta per spiegare come mai un’espansione quasi sferica di tali venti stellari sia stata osservata in una stella più massiccia del Sole, quando invece ci si aspettava di vedere un flusso più contenuto, a forma di fascio, basato su osservazioni di stelle di tipo solare, meno massive, che si trovano in una simile fase di evoluzione. Gli scienziati stimano che W75N(B)-VLA 2 sia almeno 8 volte più massiccia del Sole. Di solito, venti stellari più uniformi vengono osservati nelle stelle che hanno qualche migliaia di anni, che è la fase in cui si ritiene si trovi attualmente W75N(B)-VLA 2. «Le nostre conoscenze sull’evoluzione delle stelle giovani e massive è molto meno completa di quella relativa alle stelle di tipo solare. A questo punto, sarà davvero interessante essere in grado di osservarne almeno una in fase di trasformazione. Dunque, ci aspettiamo di imparare tante cose da questo oggetto», conclude Carrasco-Gonzalez.
Science: C. Carrasco-González et al. – Observing the onset of outflow collimation in a massive protostar