ANALIZZATA IN DETTAGLIO LA MORFOLOGIA DEI GETTI DI HERBIG-HARO

Spade laser in infrarosso sotto l’occhio di Hubble

Osservazioni nell’infrarosso dei potenti getti bipolari di materia emessi da stelle giovani, condotte con lo Hubble Space Telescope, hanno permesso di ottenere preziose informazioni sulle zone più interne nelle quali essi si formano, suggerendo la presenza di compagni di piccola massa molto vicini alla stella capaci di perturbarne la traiettoria

     17/09/2021
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Immagine dei getti di HH111, un oggetto Herbig-Haro, ripresa dalla Wide Field Camera 3 del telescopio spaziale Hubble. Crediti: Esa/Hubble & Nasa, B. Nisini

Le stelle si formano dal collasso gravitazionale della materia nelle zone più dense all’interno delle nubi molecolari. Uno tra i fenomeni più spettacolari che caratterizzano questo processo è l’emissione di potenti getti di materia dalla regione interna del disco di accrescimento – a meno di un’unità astronomica dall’oggetto centrale – in direzione a esso perpendicolare. Il ruolo di questi getti è fondamentale: consentono di dissipare il momento angolare del sistema disco-protostella, permettendone così l’evoluzione. Si tratta di getti di materia estremamente collimati, che si estendono a distanze di parecchi anni luce. Essendo facilmente osservabili a lunghezze d’onda ottiche e infrarosse, sono spesso di grande aiuto per localizzare le protostelle, altrimenti difficili da vedere, essendo ancora immerse – nelle loro fasi iniziali – nell’inviluppo di polveri e gas da cui si sono generate.

Espulsi a velocità supersonica (qualche centinaia di km/s), i getti collidono con il gas e la polvere della nube circostante, producendo energetiche onde d’urto che scaldano e ionizzano il gas nel getto. Quando poi si raffredda, il gas emette energia a varie lunghezze d’onda, dando così origine a oggetti chiamati Herbig-Haro (HH), dai nomi degli astronomi che per primi li studiarono. Successivamente si riconobbe che avevano una struttura allungata, e da qui nacque il nome di “getti di Herbig-Haro”, o HH jets.

Uno studio i cui risultati sono stati pubblicati oggi su The Astrophysical Journal, condotto con lo Hubble Space Telescope (Hst) su quattro HH jets, ha ora permesso – grazie a osservazioni nell’infrarosso – di evidenziare dettagli di questi getti rimasti nascosti in precedenza.

Regione interna dei getti protostellari HH111 (in alto) e HH46 (in basso) nella riga del ferro [FeII] a 1.64 micron (cliccare per ingrandire). L’analisi dei disallineamenti e delle asimmetrie dei picchi di emissione nei getti permette di identificare la presenza di compagni di piccola massa molto vicini alla stella capaci di perturbare la traiettoria dei getti. Crediti: Erkal et al., ApJ, 2021

«Le osservazioni con Hst hanno permesso di analizzare la morfologia dell’emissione dei getti in estremo dettaglio, evidenziando, in particolare, spostamenti della posizione dei picchi di emissione rispetto all’asse del jet, che tendono ad aumentare man mano che ci allontana dalla stella», dice la prima autrice dell’articolo, Jessica Erkal, dottoranda allo University College di Dublino. «L’analisi della traiettoria di questi picchi di emissione e la simmetria tra le traiettorie dei getti emessi nelle due direzioni opposte hanno permesso di formulare l’ipotesi che i pattern osservati siano causati dalla perturbazione indotta sulla traiettoria del getto dall’azione gravitazionale di un compagno poco massiccio a una distanza di una decina di unità astronomiche dalla protostella. I getti potrebbero quindi costituire uno strumento per rivelare la presenza nel sistema di tali oggetti, inclusi pianeti giganti in formazione».

«Per le nostre osservazioni con Hst abbiamo utilizzato due filtri nell’infrarosso centrati sulle transizioni del ferro ionizzato, a 1.64 e 1.25 micron», aggiunge Brunella Nisini, ricercatrice dell’Istituto nazionale di astrofisica e coautrice dell’articolo. «Questo ha permesso non solo di rivelare l’emissione dei getti molto più vicino alla stella di quanto possibile precedentemente, ma anche di osservare in dettaglio la parte del getto bipolare che si allontana dall’osservatore propagandosi internamente alla nube, e che quindi era rimasta nascosta all’indagine ottica».

Un altro oggetto Herbig-Haro, HH46, ripreso dal telescopio spaziale Hubble. Crediti: Esa/Hubble & Nasa, B. Nisini

Per quanto più profonde delle precedenti osservazioni in banda ottica, le immagini infrarosse ottenute con Hubble sono ancora troppo poco sensibili per consentire di studiare le zone più interne dei getti. Ci si potrà però riuscire con gli strumenti per il medio infrarosso Miri e NirSpec a bordo del James Webb Space Telescope, il cui lancio è atteso entro fine anno, sul quale Nisini e colleghi già hanno ottenuto tempo osservativo proprio a questo scopo.

Nell’attesa, possiamo ammirare le suggestive immagini di questi getti protostellari prodotte dallo Hubble Space Telescope. Immagini che testimoniano la violenza del processo alla loro origine. «Getti protostellari come quelli osservati da Hubble ricordano molto da vicino le spade laser della saga di Guerre Stellari», osserva a questo proposito un’altra coautrice dello studio, Francesca Bacciotti, ricercatrice dell’Istituto nazionale di astrofisica. «Non a caso abbiamo deciso di chiamare Jedi – acronimo di Jets and Disks@Inaf – la collaborazione all’interno della quale sono nati i progetti osservativi con Hst e Jwst».

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