Rappresentazione artistica del disco che circonda la stella supermassiccia AFGL 4176. Il disco è 50 volte più grande dell’orbita di Plutone ma ruota attorno alla stella in modo analogo a quello presente nelle stelle di massa più piccola durante la loro formazione. Credit: K.G. Johnston / ESO
Una serie di osservazioni realizzate con lo strumento Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situato in Cile, hanno permesso ad un gruppo di astronomi guidati dai colleghi dell’Università di Leeds di mostrare per la prima volta che una stella massiccia, 25 volte la massa del Sole, si sta formando in un modo simile a quello che caratterizza le stelle di massa più piccola. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal Letters.
«Le nostre eccezionali osservazioni non solo ci dicono che questo oggetto massivo, che si sta ancora formando, si alimenta da un disco di materia che lo circonda, come nel caso delle stelle giovani simili al Sole, ma il modo con cui esso ruota rispecchia quello che caratterizza la formazione di stelle di massa più piccola», spiega Katharine Johnston, della School of Physics and Astronomy dell’University di Leeds e autrice principale dello studio. «Senza la presenza di un disco che incanala la materia verso la stella lungo una struttura sottile e densa, i processi energetici, come i venti stellari che sono emanati da queste stelle calde, bloccherebbero il materiale prima che sarebbe in grado di raggiungere la stella. È un po’ come quando veniamo bloccati se camminiamo contro vento».
I risultati di questa ricerca rappresentano uno dei tasselli mancanti che va ad inserirsi nel quadro generale che permette agli astronomi di comprendere quali sono i tempi scala che caratterizzano il ciclo vitale delle stelle massicce e luminose: stiamo parlando delle stelle di tipo spettrale O. Questi oggetti sono i principali fornitori di elementi pesanti dell’Universo, come il ferro e l’oro, che vengono spazzati nel mezzo interstellare attraverso eventi esplosivi e super energetici (supernovae) quando arrivano alla fine del loro ciclo evolutivo.
Nel corso degli ultimi anni, vari studi hanno permesso di ottenere delle evidenze osservative che rafforzano l’idea in base alla quale le stelle massicce si formano davvero in modo simile a quello delle stelle di massa inferiore. Tuttavia, fino ad oggi, le strutture a forma di disco che appaiono esattamente come quelle che sono presenti nelle stelle di piccola massa sono state osservate solamente nel caso delle stelle di tipo spettrale B, la cui massa è inferiore a 18 volte quella del Sole.
Per masse superiori a 18 volte la massa solare, la ricerca di strutture a disco non ha dato risultati positivi. Infatti, nel caso di questi oggetti stellari di grossa taglia, spesso gli astronomi hanno osservato delle strutture “soffici”, centinaia di volte più grandi rispetto alle controparti presenti nelle stelle meno massive, dall’aspetto di gigantesche “ciambelle” ruotanti piuttosto che di vere e proprie strutture a forma di disco. «Abbiamo iniziato a pensare che i dischi non si possono formare nel caso delle stelle massicce e che questi oggetti potrebbero avere una origine diversa.», dice Johnston. «Forse l’accrescimento nelle stelle di tipo O è molto più caotico e dinamico se paragonato ai processi che hanno portato alla nascita della nostra stella il Sole».
«Ma grazie alle osservazioni realizzate con ALMA», continua Johnston, «il nostro gruppo ha trovato ciò che stava cercando da tempo. In altre parole, abbiamo identificato un disco attorno ad una stella di tipo O che appare molto simile a quello che si è formato attorno alla nostra stella e al Sistema Solare, tranne per il fatto che si tratta di una sua versione in scala maggiore. Il disco è almeno 10 volte più grande e 100 volte più massiccio rispetto a quello che di solito osserviamo nelle stelle giovani».
La scoperta era attesa da tempo, ma dato che le stelle massicce si formano più rapidamente rispetto agli oggetti stellari di massa inferiore è stato difficile catturare un esempio di questo tipo mentre si trova in una fase embrionale. Inoltre, le stelle massicce non sono così numerose come le controparti di massa più piccola, perciò occorre esplorare molto di più lo spazio prima di osservarne una. Ad esempio, Orione, dove troviamo la regione di formazione stellare più vicina, è quasi 10 volte più distante rispetto all’osservazione più vicina che gli astronomi hanno condotto su una stella giovane di piccola massa in cui esiste ancora un disco che la circonda.
«Abbiamo bisogno di telescopi migliori per risolvere ed esplorare ancora più in profondità gli inviluppi di gas che circondano le stelle più massicce mentre si stanno ancora formando», conclude Melvin Hoare dell’Università di Leeds e co-autore dello studio. «Abbiamo cioè bisogno di uno strumento rivoluzionario come ALMA. Ora vogliamo richiedere ulteriore tempo di osservazione per utilizzare l’array sfruttando al massimo il suo potere esplorativo, in modo da capire se la stuttura del disco è continua o frammentata e da cui si potrebbero eventualmente formare altre stelle o persino pianeti». Per saperne di più:
- Leggi il preprint su arXiv: A Keplerian-like disk around the forming O-type star AFGL 4176