L'ERUZIONE DELLA PROTOSTELLA HOPS 383

Stella in arrivo!

Era sfuggita ai software automatizzati che studiano la variabilità delle stelle nell'infrarosso, ma non agli occhi attenti di una astronoma neo laureata. Che ha così scoperto l'eruzione prodotta dalla più giovane protostella finora nota. Il commento di Fabrizio Massi, ricercatore dell'INAF

 Immagini nell'infrarosso raccolte dal Kitt Peak National Observatory (a sinistra) e dal telescopio spaziale Spitzer della nasa che testimoniano l'eruzione di HOPS 383, una giovane protostella nella zona di formazione stellare di Orione. L'immagine di sfondo è un mosaico di quattro immagini prese da Spitzer. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Toledo; sfondo, E. Safron et al.


Immagini nell’infrarosso raccolte dal Kitt Peak National Observatory (a sinistra) e dal telescopio spaziale Spitzer della nasa che testimoniano l’eruzione di HOPS 383, una giovane protostella nella zona di formazione stellare di Orione. L’immagine di sfondo è un mosaico di quattro immagini prese da Spitzer. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Toledo; sfondo, E. Safron et al.

Non è ancora una stella, ma ha già saputo come farsi notare, qui dalle nostre parti. HOPS 383 è infatti un denso agglomerato di gas e polveri che sta continuando a contrarsi e scaldarsi, ma non ha ancora raggiunto nel suo nucleo le condizioni necessarie ad avviare le reazioni di fusione nucleare dell’idrogeno che lo faranno accendere come un astro a tutti gli effetti. Per ora è solo quello che gli astronomi chiamano una protostella di classe 0, una fase evolutiva però tutt’altro che tranquilla: quest’oggetto ci ha infatti mostrato una potente emissione di energia.

«l’evento osservato in HOPS 383 è la prima violenta manifestazione mai registrata in un oggetto celeste di classe 0, e sembra essere un’eruzione prodotta dalla più giovane protostella finora nota» dice William Fischer, studente post-doc presso il Goddard Space Flight Center a Greenbelt, negli USA. Questo oggetto si trova in prossimità della nebulosa NGC 1977, in direzione della costellazione di Orione, a circa 1.400 anni luce di distanza, che è la più attiva fucina stellare tra quelle vicine a noi.

La fase evolutiva di una stella di Classe 0 dura circa 150 mila anni, ed è considerato il primo breve stadio di sviluppo per stelle come il Sole. In questa condizione, la protostella irradia solo l’energia termica liberata dalla sua contrazione e dall’accumulo di materiale dal disco di gas e polveri che la circonda, da cui in futuro potrebbero svilupparsi asteroidi, comete e pianeti. Non è stato quindi facile osservare questa eruzione, profondamente schermata dalla fitta nube di materia attorno alla protostella. A scovarla per la prima volta è stata l’astronoma Emily Safron subito dopo aver conseguito la laurea all’Università di Toledo in Ohio, Stati Uniti. C’è voluto però tutto il suo intuito e la sua costanza per arrivare alla scoperta: il software che aveva utilizzato per individuare variazioni nelle emissioni infrarosse registrate nelle survey dei satelliti Spitzer e WISE della NASA non aveva segnalato variabilità apprezzabili di questo oggetto. Solo un suo ulteriore controllo ‘ad occhio’ delle riprese in archivio è riuscito a mettere in evidenza il cambiamento nell’emissione della protostella. «Questa magnifica eruzione è sempre stata nascosta nel nostro campione di dati» ricorda Safron.

I dati rivisti dalla ricercatrice includevano le osservazioni di Spitzer alle lunghezze d’onda di 3.6, 4.5 e 24 micron e quelli di WISE a 3.4, 4.6 e 22 micron. HOPS 383 è così profondamente avvolta nella sua polvere che l’eruzione è passata del tutto inosservata nelle lunghezze d’onda più corte a cui era sensibile Spitzer, e una svista nella versione del catalogo consultato da Emily Safron ha inizialmente mascherato l’aumento di intensità della sorgente anche alle lunghezze d’onda più lunghe. Una sfortunata combinazione di fatti che spiega così il perché del mancato riconoscimento del fenomeno da parte del suo software.

Una volta scoperta però la vera natura della sorgente, sono stati raccolti ulteriori dati da Spitzer, dall’osservatorio spaziale Herschel dell’ESA e immagini dai telescopi infrarossi terrestri presso l’Osservatorio nazionale di Kitt Peak in Arizona e l’Atacama Pathfinder Experiment nel Cile settentrionale. I il team di ricercatori guidato da Safron ha così ricostruito l’andamento della luminosità di HOPS negli ultimi anni, come riportato in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal. I primi segnali di un aumento della sua luminosità si hanno a partire dal 2006, come indicano i dati di Spitzer. Nel corso del 2008 HOPS 383 ha incrementato la sua brillantezza infrarossa alla lunghezza d’onda di 24 micron di ben 35 volte. I dati più recenti disponibili indicano poi che, a partire dal 2012, l’eruzione non mostra alcun segno di affievolimento.

«Uno dei problemi evidenziati dalle osservazioni è che spesso questi oggetti sono meno luminosi di quanto ci si aspetterebbe, quindi accrescono meno massa di quanto si può ragionevolmente predire» commenta Fabrizio Massi, astronomo INAF presso l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri. «Questo ha portato ad un paradigma in cui l’accrescimento di massa non sarebbe costante nel tempo, ma avverrebbe in episodi brevi e intensi. E’ facile capire, da quanto detto sopra, che ogni aumento di massa accresciuta per unità di tempo aumenta l’energia cinetica dissipata e quindi la luminosità dell’oggetto stesso. Diviene quindi importante studiare la variabilità fotometrica (alle lunghezze d’onda in cui questi oggetti possono essere osservati) delle protostelle. Episodi significativi di aumento della luminosità in oggetti stellari giovani sono noti da tempo. Ad esempio, personalmente ho effettuato osservazioni interferometriche (col VLTI) della stella B di Herbig (cioè stelle più massicce del Sole non ancora entrate nella fase di sequenza principale) Z CMa, che nel 2008 mostrò un aumento di brillanza di ben 2 magnitudini nel visibile. Le stelle di tipo FU Ori, stelle di pre-sequenza di piccola massa, sono ben note per mostrare aumenti di luminosità. Posso citare il progetto POISSON, che coinvolge ricercatori italiani ed ha lo scopo di studiare la variabilità di oggetti stellari giovani, il quale ha evidenziato aumenti di luminosità in sorgenti di Classe I. L’interesse del lavoro di Safron et al. sta nell’aver individuato per la prima volta una variazione di luminosità in una Sorgente di Classe 0, cioè in una fase estremamente giovane nella vita di una protostella. In conclusione, questo tipo di osservazioni sembra suggerire la fondatezza del paradigma della crescita non costante della massa di una protostella, con brevi episodi di crescita intensa, ma  è necessaria una statistica molto più robusta per confermarlo. Inoltre, è evidente come anche dove ci siamo formati un quadro abbastanza plausibile della formazione stellare rimangano ancora molti elementi poco chiari da indagare. Per non parlare della formazione di stelle massicce o in ammassi, per le quali il quadro che abbiamo è ancora largamente incompleto».

Per saperne di più:

  • l’articolo HOPS 383: An Outbursting Class 0 Protostar in Orion di Emily J. Safron et al. pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal