ALMA mostra come le protostelle influenzino la formazione stellare

• Utilizzando il radiotelescopio ALMA, i ricercatori hanno rivelato che rapidi deflussi di gas originati da una protostella possono amplificare la formazione stellare vicina.
• La regione analizzata è la nube molecolare OMC-2 nella costellazione di Orione, dove è stato individuato un gigantesco deflusso molecolare originato da stelle in formazione.
• Se confermata con ulteriori osservazioni, la scoperta potrebbe confermare le teorie finora più accreditate sulla formazione stellare in regioni molto dense.

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Le protostelle, o stelle appena nate, si formano a causa del collasso di densi nuclei di gas e polvere. Per studiare la loro distribuzione e rivelare i complessi processi di formazione stellare, un potente strumento è sicuramente il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Proprio utilizzando ALMA, di recente un team guidato dalla studentessa Asako Sato dell’Università di Kyushu ha osservato le regioni FIR 3 e FIR 4 della nube molecolare di Orione (Orion Molecular Cloud, OMC-2). Si tratta di una delle regioni di formazione stellare più vicine a noi, a una distanza di 1400 anni luce dalla Terra, nella costellazione di Orione.

Dai dati ottenuti, i ricercatori hanno rivelato rapidi deflussi di gas da una piccola stella che collidevano con il gas denso in cui stava nascendo un gruppo di piccole stelle. Il risultato suggerisce che questa collisione sia responsabile di scuotere la culla di astri nascenti e di avere un impatto significativo sul processo di formazione stellare in corso. Poiché i deflussi sono tipici delle protostelle, e sono getti di materiale espulso nel corso della loro formazione, questo studio da nuovi importanti indizi su come la ricerca di deflussi stellari possa essere un potente strumento per esplorare i luoghi di nascita delle stelle.

L’affollato ambiente in cui nascono le stelle

Sato e il suo team hanno studiato la distribuzione spaziale della polvere cosmica, del monossido di carbonio (CO) e del monossido di silicio (SiO) gassosi:

• La polvere è una delle composizioni fondamentali per formare materiale denso, quindi un buon tracciante di nuclei densi, dove avviene la formazione di protostelle.
• La CO è la seconda molecola più abbondante nell’Universo dopo la molecola d’idrogeno. Emette segnali forti nel regime di lunghezza d’onda millimetrica ed è un buon tracciante di deflussi provenienti da giovani stelle, detti deflussi molecolari.
• L’emissione di SiO viene utilizzata per tracciare potenti regioni caratterizzate da shock waves, onde d’urto tra due correnti di diverso materiale. Una collisione come quella tra deflussi molecolari e del materiale circostante strappa gli atomi di silicio (Si) dai granelli di polvere, che poi reagiscono con l’ossigeno (O) per formare SiO.

Grazie all’elevata sensibilità di ALMA, questo studio ha rilevato il doppio dei deflussi molecolari rispetto agli studi precedenti nelle regioni FIR 3 e FIR 4. In particolare, ci sarebbe un gigantesco deflusso guidato da una protostella nella regione FIR 3 in forte collisione con la regione FIR 4, dove si stanno formando diverse protostelle.

Deflussi e onde d’urto in un enorme vivaio stellare

Le osservazioni di ALMA hanno immortalato gli strati delle onde d’urto tra il deflusso molecolare e i materiali densi associati alla regione FIR 4. Il team ha anche ottenuto la prova che la polvere all’interno delle nubi molecolari filamentose può essere riscaldata da una collisione con il deflusso molecolare. Infine, all’interno delle nubi compresse, i ricercatori hanno rilevato sorgenti polverose che potrebbero essere le culle dei futuri siti di formazione stellare.

Nell’immagine composita qui sopra vediamo la regione di formazione stellare OMC-2 in cui sono evidenziati in rosso il monossido di carbonio, in arancio le emissioni della polvere cosmica e in blu il monossido di silicio. Ogni colore è tanto più biancastro quanto più forte è l’intensità delle onde radio registrate da ALMA.

FIR 3 si trova in alto a sinistra, FIR 4 in basso a destra. Il gigantesco deflusso molecolare guidato dalla protostella nella regione FIR 3 (colore rosso) collide con la filamentary molecular cloud, “nube molecolare filamentosa” (in arancione). Successivamente, il gas in uscita che interagisce con questa nube molecolare viene compresso (l’area è circondata da una linea bianca tratteggiata, e  il gas in uscita compresso è mostrato in rosso-rosato).

Il gas in uscita si scontra anche con il gas denso a valle (mostrato in colore arancione) dove sta nascendo un gruppo di piccole stelle (cerchi verdi all’interno della regione FIR 4). Gli strati generati dalle onde d’urto sono osservati con il gas monossido di silicio (azzurro). La barra bianca nell’angolo in basso a destra mostra la scala di 4000 Unità Astronomiche (AU, Astronomical Units).

I segreti dietro la formazione stellare

Purtroppo con questo studio è stato difficile concludere se le attività di formazione stellare all’interno di FIR 4 fossero state innescate dalla collisione con il deflusso gigante, o se fossero già iniziate prima di tale evento. Sato ha affermato a tal proposito:

Anche se i due diversi scenari di formazione stellare non sono stati districati, le osservazioni hanno chiaramente indicato forti shock causati dal deflusso in collisione con la regione FIR 4. Ciò significa che la collisione deve aver influito sulle attività di formazione stellare lì.

Questo è molto importante, perché potrebbe dimostrare alcune teorie riguardo le regioni di formazione stellare e la loro attività amplificata dai deflussi molecolari di giovani stelle. Sato e il suo team intendono effettuare ulteriori osservazioni con ALMA in futuro per rispondere alle domande,

Lo studio, accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal, è reperibile qui in versione pre-print.