COME SI FORMANO LE STELLE BINARIE

Parto gemellare visto da ALMA

Grazie ad ALMA, osservata per la prima volta la crescita di una coppia di stelle nella stessa culla circumbinaria. Lo studio, a guida taiwanese, svela come si producono questi gemelli cosmici, estremamente diffusi tra gli astri di taglia simile a quella del Sole

Il radiotelescopio ALMA in Cile continua a stupirci con immagini di natività. Se il mese scorso ci aveva mostrato le nitide impronte dei pianeti che prendono forma nella polverosa placenta cosmica attorno a una giovane stella, ora, nell’immagine qui sotto, ci propone un parto stellare gemellare. L’osservazione è stata effettuata con ALMA da un gruppo di astronomi orientali guidati da Shigehisa Takakuwa dell’Istituto di astronomia e astrofisica della Academia Sinica, a Taiwan, sul giovanissimo sistema stellare binario L1551 NE, attorno a cui il team di ricerca ha potuto delineare i filamenti di polvere e gas, disposti lungo bracci di spirale, che stanno alimentando la crescita di protostelle gemelle.

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Dischi di gas e polveri attorno al Sistema binario L1551 NE visti da ALMA (sx) e simulati con il supercomputer ATERUI (dx). Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Takakuwa et al.

I risultati della ricerca, pubblicati recentemente su The Astrophysical Journal, permettono di svelare per la prima volta il meccanismo di nascita e crescita delle stelle binarie. Una categoria tutt’altro che inusuale rispetto alle stelle singole, almeno per dimensioni paragonabili a quelle del Sole.

Tutte le stelle si formano a partire dal collasso gravitazionale di nubi interstellari di gas molecolare e polvere, ed è ormai abbastanza consolidato il modello che traccia tutti i passaggi necessari perché si condensi una singola protostella, da cui poi si accende la stella vera e propria. Per quanto riguarda la formazione simultanea di due o più protostelle, la questione è più complessa e gli scienziati hanno le idee meno chiare. Recenti osservazioni hanno individuato i cosiddetti dischi circumbinari di materiale che alimentano la crescita delle protostelle, ma scrutare cosa avvenisse all’interno dei tumultuosi dischi andava oltre la capacità degli strumenti disponibili. Finché non è entrato in campo ALMA.

Distribuzione della polvere nel sistema protostellare L1551 NE osservato in precedenza con il radiotelescopio SMA. (Takakuwa et al. 2012, ApJ)

Distribuzione della polvere nel sistema protostellare L1551 NE osservato in precedenza con il radiotelescopio SMA. (Takakuwa et al. 2012, ApJ)

Takakuwa e colleghi hanno utilizzato il telescopio ALMA per osservare il baby sistema binario L1551 NE, che si trova nella costellazione del Toro ad una distanza di 460 anni luce, con una risoluzione migliore di una volta e mezzo e sensibilità 6 volte superiore rispetto alle precedenti osservazioni con il radiotelescopio SMA.

I ricercatori hanno così potuto tracciare la distribuzione e il movimento relativo del materiale interstellare, trovando sia nubi di gas associate a ogni stella binaria, che un disco circostante entrambe le stelle. Il disco si estende per un raggio di 300 UA (1 Unità Astronomica = distanza Terra-Sole), corrispondente a 10 volte il raggio orbitale di Nettuno nel nostro Sistema Solare, ed è caratterizzato da due elementi a forma di U.

Le forme e le caratteristiche osservate con ALMA rappresentano il “fermo immagine” di un processo che dura fino a qualche milione di anni. Per ricostruire l’intero filmato della nascita, il team di ricerca ha costruito un modello teorico per la formazione del sistema binario L1551 NE, utilizzando il supercomputer Cray XC30 “Aterui” presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). La simulazione coincide con quanto osservato e mostra che le formazioni a U sono probabilmente bracci a spirale che si dipartono da ciascuna gemella e che ruotano più velocemente rispetto alle regioni che si trovano tra i bracci. In queste zone intra-bracci è presente del gas che, a causa dello “scuotimento” prodotto dalle due stelle centrali in formazione, ricade verso le affamate gemelline, alimentandole.

“Le nostre osservazioni in alta risoluzione con ALMA hanno fornito per la prima volta le immagini in diretta della crescita di neonate stelle gemelle”, ha esultato Takakuwa. Mentre Tomoaki Matsumoto, della Università Hosei di Tokyo, che ha costruito il modello teorico con il supercomputer, ha semplicemente rimarcato che: “I risultati di ALMA corrispondo con la nostra previsione teorica in maniera notevolmente precisa”. Qui sotto si può vedere la complessa simulazione realizzata da Matsumoto.