Un bimbo prodigio o un parto plurigemellare?

Uno dei momenti più entusiasmanti nella vita di una stella è senza dubbio la sua nascita. Non è certo facile assistervi dato che il tutto avviene all’interno di una nube fredda e scura. Per superare questa forma di “privacy” la tecnologia deve superare se stessa e soprattutto riuscire a vedere sempre meglio le cose fredde che emettono meglio tra l’infrarosso e le onde radio. ALMA è lo strumento più sofisticato che abbiamo e… si vede!

ALMA è stato diretto verso una nube scura (G34.43+00.24 MM3) che emetteva nell’infrarosso e ha scoperto ciò che nascondeva con tanto amore: una (probabilmente molte) nascite stellari. Un embrione (non possiamo ancora chiamarlo neonato dato che il suo motore non è ancora acceso) si è dimostrato ben diverso dal solito. Il suo modo di manifestarsi (o se volete il suo pianto o qualcosa del genere) è ben dieci volte superiore a quello degli altri embrioni finora conosciuti. Prima di cercare di spiegarne le ragioni, vediamo di spiegare meglio cosa accade in questi momenti così critici per una futura stella.

ALMA
Figura 1. ALMA e il deserto di Atacama. Fonte: Clem & Adri Bacri-Normier/ESO

Quello che io ho chiamato “pianto” dell’embrione è , in realtà, tradotto tecnicamente come “Grande Nube Calda” (Large Hot Cloud) che circonda da vicino l’ammasso di idrogeno che sta accumulando materia per trasformarsi in  stella. Possiamo anche dire che è un tutt’uno con il nucleo centrale.

Queste nubi “calde” attorno a stelle nascenti sono anche chiamati cuori caldi (o nuclei caldi, ma io preferisco la prima definizione che ci fa pensare a un embrione in cui il cuore batte già a perdifiato). Per definirli “caldi” ci vuole un po’ di fantasia, dato che raggiungono temperature di – 160 gradi centigradi. Tuttavia, sono veramente caldi se paragonati con la temperatura della nube fredda che li nasconde ai “paparazzi” sparsi per lo Spazio (ossia i nostri telescopi). Essa sì che è fredda, ben 100 gradi in meno.

Bene, il cuore caldo di G34.43+00.24 MM3 è veramente enorme. Ciò vuole sicuramente dire che l’embrione produce un’energia decisamente più forte di quella che potrebbe rilasciare un embrione che diventerà una stella come il Sole. I casi sembrano essere due: o la futura stella è molto più massiccia oppure non è una sola stella ma una cucciolata numerosa.

Cerchiamo di essere più precisi e poi ci torneremo sopra. In questa fase non si può ancora essere sicuri di quanta massa conterrà la o le stelle finali, bisogna limitarsi a dire che la massa che sta cadendo per gravità sull’embrione o sugli embrioni multi gemellari deve essere molto grande.  Questo fatto impone già di per sé una riflessione: i metodi per arrivare a creare una stella sono abbastanza diversificati e sarebbe molto bello riuscire a capire che cosa innesca queste diversità.

Cominciamo dall’inizio (ripetere non fa mai male). Le stelle si formano in nubi decisamente fredde (- 260 gradi centigradi), composte da gas e polvere di stelle che hanno ormai rilasciato in qualche modo la loro materia (solo la prima generazione di stelle aveva puramente idrogeno ed elio a disposizione; le altre avevano già a disposizione elementi più vari e pesanti). Chiamiamo queste nubi con il loro nome proprio: Infrared Dark Clouds (IRCD), ossia nubi infrarosse scure. Esse devono essere sicuramente molto dense per dare il via al gioco della gravità, l’unica forza in grado di innescare il processo formativo. Le IRDC contengono materia sufficiente a formare molte stelle ed è per questo che gli astri nascono quasi sempre in gruppi più o meno numerosi (gli ammassi stellari aperti).

Un embrione stellare è, allora, circondato dalla nube da cui ha avuto origine e che gli fornisce il nutrimento e la nasconde alla vista inopportuna dei curiosi. La materia che si addensa sempre più nel nucleo interno si riscalda e regala un po’ del suo calore alla nube fredda iniziale che lo circonda. Uno scambio di favori o un segno di riconoscenza o quello che preferite. La parte centrale, l’embrione, raggiunge facilmente temperature di -160 gradi e diventa un “cuore caldo”, come si diceva prima. Una temperatura insopportabilmente fredda sulla Terra, ma veramente “afosa” per una nube cosmica. All’interno del cuore caldo molte molecole, intrappolate nel mantello di ghiaccio che circonda le particelle di polvere, sublimano. Tra queste anche molecole organiche piuttosto complesse come il metanolo, l’etil cianide, il metil formato, ecc. (no, non sto parlando di “vino”, ma sembra proprio che alle stelle piaccia non poco l’etilene e il metilene… in fondo, anche Feynman diceva che vi è un intero Universo in un bicchiere di vino).

Nella nube dell’osservazione di ALMA la linea del metilene molecolare è piuttosto evidente ed essa ci fornisce una temperature di ben -140 gradi centigradi. Il cuore caldo  dell’embrione è veramente caldo! La sua grandezza si aggira sulle 800 Unità Astronomiche. Niente male se si pensa che, normalmente, essi vanno dalle decine al centinaio di UA. Insomma, oltre che caldo è molto grande, dieci volte superiore (come già si era accennato) a quelli di stelle normali.

Sono state anche “sentite” emissioni radio dovute al solfuro di carbonio e al monossido di silicio. Insomma, un bel mix di elementi. La velocità di espansione del gas verso l’esterno è di circa 28 km/s e si estende fino a 4400 UA. Sulla base di questi valori si può concludere che l’inizio del “pianto”, ossia della fase  di espulsione di materia verso l’esterno, si aggiri intorno ai 740 anni. Proprio un attimo fa.

Per non far confusione, ripeto che se da un lato la materia cade sull’embrione riscaldandolo, dall’altro esso si scalda e produce energia sufficiente a scaraventare parte della materia verso lo spazio. Niente ancora a che vedere con le reazioni nucleari, dato il motore della futura stella deve ancora mettersi in moto. Stiamo parlando di protostelle.

cuore caldo
Figura 2. Visione artistica di una protostella contenuta all’interno della nube scura G34.43+00.24 MM3. La protostella è circondata da una grande nube calda e invia verso l’esterno getti di materia molto grandi. Fonte: NAOJ

La nostra nube calda è proprio speciale anche per ciò che emette. Un oggetto così giovane non dovrebbe, per quanto ne sappiamo, produrre un getto così intenso e maestoso. Solitamente lo fanno protostelle ben più vecchie. Insomma, è stato trovato un probabile “bambino prodigio”: a soli 740 anni riesce a fare ciò che gli altri bambini fanno migliaia e migliaia di anni più tardi.

Perché il cuore caldo è così grande pur essendo così giovane? Per produrre tutta questa energia non vi sono molte alternative in questo stadio di formazione: solo e soltanto la gravità. Su questo si può essere veramente sicuri. I cuori caldi riescono solo a trasformare l’energia gravitazionale in energia termica. Non possiamo chiedere di più anche a dei bambini prodigio. Le uniche spiegazioni sono, quindi, come già accennato, o legate a un’anomala caduta di materia verso il nucleo più denso o al fatto che esso contenga diversi embrioni stellari. Tuttavia, ALMA non è ancora al massimo e i suoi occhi saranno quasi sicuramente capaci di leggere ancora meglio all’interno del cuore caldo.

Speriamo di non essere considerati troppo invadenti. Per adesso non esistono leggi cosmiche sulla privacy… o -almeno- non ne conosciamo ancora (a parte quella severissima adottata dai buchi neri).

osservazione ALMA
Figura 3. Osservazioni reali, non molto diverse dalla fantasia artistica. A sinistra, un’immagine infrarossa “normale” della nube completa. A destra, il cuore caldo della protostella ripresa da ALMA. Non ha fatto grande fatica il disegnatore a preparare la visione della figura precedente! In rosso si notano le zone ricche di metanolo. Fonte: UEC/NAOJ

Forse la notizia non valeva un discorso così lungo, ma ne ho approfittato per rifare un po’ la storia dei primi momenti della vita stellare. Ormai avete sicuramente capito che ne sono particolarmente affascinato e tutto ciò che ci avvicina ai suoi momenti più critici è sempre una vera emozione.

Inoltre volevo anche mettere ancora più in luce le profonde e intelligenti constatazioni di Svelo e Jacopo. Se si conosce bene il luogo e le condizioni in cui si svolgono certe azioni, diventa particolarmente divertente e facile leggere e comprendere qualsiasi fenomeno vi accade. Vorrei, perciò, utilizzare spesso questo modo di riportare le “news”: non solo ciò che dicono di nuovo ma, soprattutto, un loro accurato inserimento nel Teatro complessivo dell’Universo. Il blog, in fondo, ha proprio questo titolo!

Fatemi, infine, fare un’altra considerazione sulla base della Fig.2 e che ormai conoscete bene quando si parla di protostelle. Esse manifestano due getti abbastanza collimati che sparano materia verso l’esterno. Abbiamo visto che si originano attraverso l’energia termica causata dalla gravità. Beh… non è certo una figura nuova.

Essa si applica quasi perfettamente ai buchi neri galattici che attraggono materia attorno a loro, alle stelle binarie X, in cui una delle succhia materia dalla compagna, e a molti altri fenomeni in cui vi è trasformazione di energia. Possiamo dire che il fenomeno dei getti, più o meno energetici e più o meno veloci è una norma per l’Universo, indipendente dalle dimensioni delle masse in gioco. Uno dei tanti processi che il Cosmo ama particolarmente e che sa utilizzare perfettamente.

Sapete a che cosa ho pensato? Non ridete, vi prego. Anche le balene, esseri viventi di dimensioni ben più ridotte, accumulano materia dall’esterno (nel loro caso acqua in cui brulica il plancton). Catturato il cibo, non fanno altro che restituire l’energia immagazzinata con la grande massa d’acqua ingoiata, espellendola violentemente attraverso un getto potentissimo. “Soffia, soffia!”. E i vulcani non fanno qualcosa di simile? e chissà quante altre cose che adesso non mi vengono in mente.  Le troverete sicuramente voi e me le ricorderete.

Sì, è proprio vero: Tutto è Universo e il Tutto usa regole ben collaudate da miliardi di anni, senza curarsi delle dimensioni.

Articolo originale QUI (a pagamento, 9 dollari)

di Vincenzo Zappalà – tratto da: L’Infinito Teatro del Cosmo