FRAMMENTAZIONE DI UN DISCO PROTOSTELLARE

Il parto triplo della nuvola pesante

Grazie a un nuovo studio, pubblicato su Nature e realizzato con le osservazioni dei radiotelescopi ALMA e VLA, ora sappiamo che i sistemi stellari multipli “vedono la luce” secondo due diversi meccanismi. Uno, già osservato in precedenza, a seguito dello sbriciolamento in grumi più piccoli degli addensamenti nella nube molecolare originaria. L'altro, visto ora per la prima volta, in conseguenza della frammentazione del disco circumstellare sotto la spinta d’instabilità gravitazionali

Immagine ottenuta ALMA del sistema L1448 IRS3B, con due giovani stelle verso il centro e una terza più lontana. La struttura a spirale del disco di gas e polveri che le circonda indica, secondo i ricercatori, instabilità gravitazionale. Credit: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF.

Immagine ottenuta ALMA del sistema L1448 IRS3B, con due giovani stelle verso il centro e una terza più lontana. La struttura a spirale del disco di gas e polveri che le circonda indica, secondo i ricercatori, instabilità gravitazionale. Crediti: Bill Saxton, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NRAO/AUI/NSF.

La nascita delle stelle è caratterizzata da un’altissima incidenza di parti gemellari, in media attorno al 50 per cento. Ma come si formano questi sistemi composti da due o più stelle compagne? I risultati di una nuova ricerca, appena pubblicata sulla rivista Nature, corroborano l’idea che vi sia un’altra modalità di gestazione oltre alla scissione degli addensamenti nella nube molecolare originaria. Grazie a osservazioni effettuate con i radiotelescopi Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), un sodalizio internazionale di ricercatori ha infatti visto per la prima volta “in diretta” un disco circumstellare di polveri frammentarsi in un sistema stellare multiplo.

«Questo nuovo studio supporta direttamente la conclusione secondo cui esistono due meccanismi che producono sistemi multipli stellari: la frammentazione dei dischi circumstellari, che vediamo all’opera nella nostra ricerca, e la frammentazione della grande nube di gas e polveri da cui si formano tutte le giovani stelle», spiega John Tobin dell’Università dell’Oklahoma (USA) e dell’Osservatorio di Leida nei Paesi Bassi, che ha messo la prima firma sul nuovo studio.

Le stelle si formano all’interno delle nubi molecolari, gigantesche nuvole rarefatte di gas e polvere che collassano gravitazionalmente in nuclei più densi. Questi nuclei attirano sempre più materiale aggiuntivo, che si dispone via via in forma di disco rotante intorno alla stella in formazione. A un certo punto dell’accrescimento, la protostella raggiunge una massa sufficiente a creare al proprio interno le temperature e le pressioni necessarie a innescare le reazioni termonucleari che la porteranno a risplendere come una stella vera e propria.

Immagine VLA del sistema protostellare triplo L1448 IRS3B ottenuta alla lunghezza d'onda di 8 mm, dove risaltano maggiormente rispetto a quella ALMA le singole protostelle. Crediti: John Tobin, VLA

Immagine VLA del sistema protostellare triplo L1448 IRS3B ottenuta alla lunghezza d’onda di 8 mm, dove risaltano maggiormente rispetto a quella ALMA le singole protostelle. Crediti: John Tobin, VLA

Studi precedenti hanno dimostrato che nei sistemi stellari multipli si trovano tendenzialmente due configurazioni: una che vede le stelle compagne trovarsi relativamente vicine, nel raggio di circa 500 volte la distanza Terra-Sole, l’altra che le dispone significativamente più lontane, più di mille volte quella distanza. I ricercatori hanno dedotto che le differenze nella distanza derivino da meccanismi di formazione diversi.

Recenti osservazioni hanno confermato l’idea che i sistemi stellari multipli più ampiamente separati si formino quando la nube molecolare si frammenta a causa di turbolenze. I sistemi multipli più compatti, invece, si ritenevano derivare dalla frammentazione del disco di materiale che già circonda una protostella giovane, ma tale conclusione era solo un’ipotesi.  «Ora possiamo dire di avere proprio visto questa frammentazione del disco circumstellare direttamente all’opera», commenta Tobin.

Gli autori del nuovo studio hanno usato ALMA e il VLA per studiare un sistema triplo di giovani stelle chiamato L1448 IRS3B, situato in una nube di gas nella costellazione di Perseo, a circa 750 anni luce dalla Terra. La stella più centrale dista dalle altre due 61 e 183 Unità Astronomiche (1 UA = distanza Terra-Sole). Tutti le tre stelle sono circondate da un disco di materiale che ALMA ha rivelato possedere una struttura a spirale, sintomo inequivocabile di instabilità gravitazionale nel disco.

Illustrazione di come si sviluppa un sistema stellare triplo. A sinistra, un singolo disco originario di materiale si frammenta in protostelle separate; a destra, il risultante sistema stellare. Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

Illustrazione di come si sviluppa un sistema stellare triplo. A sinistra, un singolo disco originario di materiale si frammenta in protostelle separate; a destra, il risultante sistema stellare. Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

«Tutto questo sistema ha probabilmente meno di 150 mila anni d’età», aggiunge Kaitlin Kratter dell’Università dell’Arizona, fra gli autori. «La nostra analisi indica che il disco è instabile, e che la protostella più distante dalle altre potrebbe essersi formata solo negli ultimi 10 o 20 mila anni». Il sistema multiplo L1448 IRS3B, concludono gli autori, fornisce la prova d’osservazione diretta che la frammentazione del disco circumstellare può produrre un sistema multiplo di giovani stelle in una fase assai precoce del loro sviluppo.

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