Impressione artistica del disco di accrescimento e dell’involucro esterno della protostella massiccia G353.273+0.641. Crediti: National Astronomical Observatory of Japan
Grazie ai radiotelescopi cileni di Alma, l’Atacama Large Millimiter/submillimiter Array, gli astronomi sono riusciti a osservare, di faccia in prospettiva, una protostella massiccia durante la sua formazione. L’oggetto, chiamato G353.273+0.641 (G353 d’ora in avanti), è circondato da un enorme disco di gas e polveri che alimenta la sua crescita, fornendo materia ed energia necessarie per l’innesco delle reazioni nucleari e permettere la formazione di una stella vera e propria.
I processi di formazione stellare sono stati confermati dalle osservazioni di protostelle leggere, di qualche massa solare, che si trovano nelle vicinanze del Sistema solare. La teoria vuole che una nube di gas cominci a collassare su se stessa per effetto della gravità. La densità al centro della nube aumenta e le forze in gioco innescano la rotazione del materiale attorno all’oggetto centrale. Si viene così a formare una protostella e, attorno a essa, un disco di gas e polveri che costituisce il suo serbatoio di massa ed energia. Le neonate protostelle si stima abbiano una massa compresa tra le 0.08 e le 10 masse solari. Questa caratteristica è estremamente importante, poiché da essa dipende il destino della stella adulta. Il perché le stelle si formino in tale ampio intervallo di masse rimane una questione non del tutto chiarita. Ma soprattutto ancora non si era studiato nel dettaglio il caso di oggetti massicci.
Oggi, però, le cose sono cambiate. Infatti G353, che si trova in direzione della costellazione dello Scorpione a circa 5500 anni luce dalla Terra, è di gran lunga una delle protostelle più massicce mai scoperte: pesa almeno dieci volte il Sole e la sua massa continua a crescere al ritmo di oltre trecento masse terrestri all’anno. Anche le dimensioni sono interessanti: il raggio del disco di accrescimento è circa otto volte quello dell’orbita di Nettuno e, nonostante sembri gigantesco, esso è uno dei più piccoli mai osservati attorno a un oggetto simile. E con i suoi soli 3000 anni di età G353 è anche la più giovane protostella massiccia mai scoperta.
Ma l’osservazione, compiuta da ricercatori giapponesi coordinati dal professore Kazuhito Motogi della Yamaguchi University, ha dell’incredibile anche per un altro motivo: G353 è orientata face-on: pressoché perpendicolarmente alla nostra linea di vista. In altre parole, è come se la stessimo osservando dall’alto. Questa prospettiva ha permesso agli astronomi di osservare nel dettaglio il disco di accrescimento della protostella, riuscendo a risolvere con precisione anche le zone più centrali. I risultati, pubblicati il 29 maggio sulle pagine dell’Astrophysical Journal Letters, confermano i modelli già sviluppati per le protostelle ‘leggere’.
Immagine ripresa da Alma della protostella G353.273+0.641. Si distinguono le tre strutture: l’emissione compatta della protostella centrale, il disco e l’involucro gassoso sono mostrate in rosso, giallo e blu rispettivamente. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), Motogi et al.
«Studi precedenti implicavano che il processo di formazione potesse essere diverso per stelle con masse diverse», commenta Motogi nella nota stampa. «Le nostre nuove osservazioni mostrano la somiglianza. Questo è un passo importante per capire come le protostelle massicce guadagnano massa a partire dall’ambiente circostante.»
Un elemento di fondamentale importanza per la comprensione della formazione di queste stelle è proprio il disco di accrescimento. Lo studio ha evidenziato come esso non sia uniforme ma presenti delle irregolarità, dovute perlopiù a instabilità gravitazionali. Tali condizioni vengono descritte dal parametro di Toomre, che fornisce una misura della stabilità gravitazionale per dischi in accrescimento. I ricercatori hanno determinato che per G353 questo parametro ha gli stessi valori trovati per altri dischi di protostelle più leggere.
La strada per il futuro è ormai segnata: per rispondere alle domande ancora senza risposta, gli sforzi degli astronomi dovranno essere concentrati per individuare e studiare i dischi di accrescimento delle protostelle. L’altissima risoluzione che Alma può raggiungere permetterà quindi di analizzare a fondo le irregolarità delle zone immediatamente vicine alla protostella centrale. A tale scopo, la ricerca ha anche dimostrato come la prospettiva a volo d’uccello sia un aspetto cruciale e determinante per poter avere una visione dettagliata di questi oggetti.
Per saperne di più
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The First Bird’s-eye View of a Gravitationally Unstable Accretion Disk in High-mass Star Formation” di K. Motogi et al.