LA SCOPERTA GRAZIE ALLA MOLECOLA HCCCN, USATA COME TRACCIANTE

Come si alimenta un sistema di baby stelle

Per la prima volta gli astronomi hanno osservato come si alimenta una giovane coppia di protostelle in una regione di formazione stellare della nube molecolare di Perseo, trovando un brillante streamer di materiale che viene trasportato dalla periferia alla parte più interna del nucleo della nube, vicino alla coppia di protostelle. Tutti i dettagli su Nature Astronomy

     28/07/2020
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A una distanza di circa 1000 anni luce, i giovani sistemi di formazione stellare nella nube molecolare di Perseo possono essere osservati in dettaglio con i telescopi ad alta risoluzione. Il sistema studiato in questo lavoro, chiamato Per-emb-2 (Iras 03292 + 3039), si trova nella casella contrassegnata nell’immagine. Crediti: Mpe

Per la prima volta, gli astronomi hanno osservato una specie di “nastro trasportatore” che, dalla periferia di una densa nube di formazione stellare, deposita direttamente nuovo materiale vicino a una coppia di giovani stelle in formazione. Gli scienziati del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Mpe) e del Institut de Radioastonomie Millimétrique (Iram) hanno scoperto che i movimenti del gas su questo nastro trasportatore, che hanno chiamato streamer, risentono principalmente dell’attrazione gravitazionale esercitata dalla parte più interna del nucleo della nube, vicino alla coppia di protostelle. Lo streamer trasporta una grande quantità di gas con sostanze chimiche prodotte recentemente nella nube madre – che circonda completamente la regione di formazione stellare – direttamente alle giovani protostelle al centro della nube stessa. Questi risultati rappresentano una prova evidente che l’ambiente su larga scala, che circonda quello in cui stanno nascendo e crescendo nuove stelle, ha un’influenza importante sulla formazione e l’evoluzione del disco, su una scala più piccola.

Nel quadro generale della formazione stellare, l’inviluppo nel quale si formano nuove stelle – una regione densa e fredda – si forma all’interno di una nube molecolare molto più grande. Il materiale della nube turbina e fluisce verso il centro dell’inviluppo, dove nascerà la futura stella, diventando ancora più denso e appiattendosi in un disco. Le giovani protostelle al centro del disco si nutrono e traggono la loro massa direttamente dal disco. Ora, per la prima volta, nella nube molecolare di Perseo è stato osservato un brillante streamer di materiale che collega la parte più esterna dell’inviluppo alla regione più interna. Grazie allo streamer – che aiuta a rifornire di materiale le regioni nella scala del disco, man mano che viene consumato dal sistema binario – la nube madre può continuare ad aiutare a crescere le giovani protostelle e i loro dischi protoplanetari.

Immagine dello streamer che alimenta materiale chimicamente fresco da una distanza di circa 10500 unità astronomiche dalla protostella al centro dell’immagine. Le tre immagini usano molecole diverse usate come traccianti, indicate nell’angolo in alto a destra, e tutte mostrano lo streamer in azione. Il codice colore è in base all’intensità integrata del segnale. Crediti: Mpe

«Le simulazioni numeriche della formazione del disco di solito si concentrano su singoli sistemi protostellari», spiega Jaime Pineda di Mpe, alla guida dello studio. «Le nostre osservazioni fanno un passo ulteriore, studiando uno streamer di materiale chimicamente fresco, da grandi distanze fino alle scale dove ci aspettiamo che si formi un disco attorno a una coppia di giovani protostelle». Gli astronomi hanno usato Noema (Northern Extended Millimeter Array) per studiare il giovane sistema binario proto-stellare Per-emb-2 (Iras 03292 + 3039). Nelle osservazioni precedenti, il sistema binario aveva mostrato una certa variabilità o tremolio (flickering, in inglese), suggerendo che poteva essere un obiettivo interessante in cui studiare l’impatto dell’ambiente sulla formazione stellare su piccola scala. E così è stato.

Il team ha osservato diverse molecole, che hanno permesso di misurare i moti del gas e scoprire un flusso di materiale lungo lo streamer dalle regioni esterne dell’involucro – a una distanza di circa 10500 unità astronomiche (1500 miliardi di chilometri) – fino alle scale di formazione del disco. Sia le posizioni che la velocità del gas sono state ben riprodotte da un modello teorico di un flusso di materiale in caduta libera da grandi a piccole scale, confermando che le dinamiche dello streamer sono controllate dalla regione centrale del sistema, più densa. «Non capita spesso che teoria e osservazioni vadano così d’accordo. Siamo entusiasti di vedere questa conferma, di ciò che le immagini del telescopio stavano cercando di dirci», dice la coautrice Dominique Segura-Cox, di Mpe. Le stime della massa di materiale che scorre verso il nucleo vanno da 0.1 a 1 massa solare, che è una frazione considerevole della massa totale nella densa nube di formazione stellare (circa 3 masse solari).

Immagine dello streamer che alimenta la protostella al centro dell’immagine di materiale, da una distanza di circa 10500 unità astronomiche. Le tre immagini riflettono l’uso di molecole diverse, indicate nell’angolo in alto a destra, come traccianti e tutte mostrano lo streamer in azione. Il codice colore è in base all’intensità integrata del segnale. Crediti: Mpe

«Lo streamer deve effettivamente portare materiale chimicamente fresco, proveniente dalle regioni esterne, in tempi relativamente brevi», aggiunge Pineda. «La chiara identificazione di un così grande serbatoio di materiale in caduta quasi libera è notevole». Dimostra chiaramente che il nuovo materiale potrebbe modellare la morfologia e i movimenti del gas nei giovani sistemi stellari.

«Anche la composizione chimica dei dischi protoplanetari in crescita e in evoluzione sarà influenzata da questo nuovo fenomeno», conclude Paola Caselli, direttrice di Mpe e parte del team. «La molecola che ci ha permesso di scoprire lo streamer ha tre atomi di carbonio (HCCCN), che saranno quindi disponibili per arricchire la chimica organica (nella sua strada verso la formazione di composti pre-biotici) durante la fase di formazione del pianeta». Questo nuovo modo di fornire materiale alla regione centrale ha importanti implicazioni su come si formano e crescono i giovani dischi. Tuttavia, non è ancora chiaro quanto sia frequente questo processo e per quanto tempo si verifichi nell’arco dell’evoluzione dei giovani sistemi stellari, quindi sono necessarie osservazioni più dettagliate delle giovani protostelle.

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