Ecco come si formano le stelle

Le stelle massicce si formerebbero allo stesso modo delle stelle di massa inferiore. È quanto emerge da un recente studio secondo cui è stato possibile studiare per la prima volta un oggetto di 25 volte la massa del Sole dove, grazie al potere esplorativo dello strumento ALMA, è stata rivelata una struttura a disco che rispecchia la formazione di stelle di massa più piccola. I risultati su ApJ Letters

Rappresentazione artistica del disco che circonda la stella supermassiccia AFGL 4176. Il disco è 50 volte più grande dell’orbita di Plutone ma ruota attorno alla stella in modo analogo a quello presente nelle stelle di massa più piccola durante la loro formazione. Credit: K.G. Johnston / ESO
Rappresentazione artistica del disco che circonda la stella supermassiccia AFGL 4176. Il disco è 50 volte più grande dell’orbita di Plutone ma ruota attorno alla stella in modo analogo a quello presente nelle stelle di massa più piccola durante la loro formazione. Credit: K.G. Johnston / ESO

Una serie di osservazioni realizzate con lo strumento Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situato in Cile, hanno permesso ad un gruppo di astronomi guidati dai colleghi dell’Università di Leeds di mostrare per la prima volta che una stella massiccia, 25 volte la massa del Sole, si sta formando in un modo simile a quello che caratterizza le stelle di massa più piccola. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal Letters.

«Le nostre eccezionali osservazioni non solo ci dicono che questo oggetto massivo, che si sta ancora formando, si alimenta da un disco di materia che lo circonda, come nel caso delle stelle giovani simili al Sole, ma il modo con cui esso ruota rispecchia quello che caratterizza la formazione di stelle di massa più piccola», spiega Katharine Johnston, della School of Physics and Astronomy dell’University di Leeds e autrice principale dello studio. «Senza la presenza di un disco che incanala la materia verso la stella lungo una struttura sottile e densa, i processi energetici, come i venti stellari che sono emanati da queste stelle calde, bloccherebbero il materiale prima che sarebbe in grado di raggiungere la stella. È un po’ come quando veniamo bloccati se camminiamo contro vento».

I risultati di questa ricerca rappresentano uno dei tasselli mancanti che va ad inserirsi nel quadro generale che permette agli astronomi di comprendere quali sono i tempi scala che caratterizzano il ciclo vitale delle stelle massicce e luminose: stiamo parlando delle stelle di tipo spettrale O. Questi oggetti sono i principali fornitori di elementi pesanti dell’Universo, come il ferro e l’oro, che vengono spazzati nel mezzo interstellare attraverso eventi esplosivi e super energetici (supernovae) quando arrivano alla fine del loro ciclo evolutivo.

Nel corso degli ultimi anni, vari studi hanno permesso di ottenere delle evidenze osservative che rafforzano l’idea in base alla quale le stelle massicce si formano davvero in modo simile a quello delle stelle di massa inferiore. Tuttavia, fino ad oggi, le strutture a forma di disco che appaiono esattamente come quelle che sono presenti nelle stelle di piccola massa sono state osservate solamente nel caso delle stelle di tipo spettrale B, la cui massa è inferiore a 18 volte quella del Sole.

Per masse superiori a 18 volte la massa solare, la ricerca di strutture a disco non ha dato risultati positivi. Infatti, nel caso di questi oggetti stellari di grossa taglia, spesso gli astronomi hanno osservato delle strutture “soffici”, centinaia di volte più grandi rispetto alle controparti presenti nelle stelle meno massive, dall’aspetto di gigantesche “ciambelle” ruotanti piuttosto che di vere e proprie strutture a forma di disco. «Abbiamo iniziato a pensare che i dischi non si possono formare nel caso delle stelle massicce e che questi oggetti potrebbero avere una origine diversa.», dice Johnston. «Forse l’accrescimento nelle stelle di tipo O è molto più caotico e dinamico se paragonato ai processi che hanno portato alla nascita della nostra stella il Sole».

«Ma grazie alle osservazioni realizzate con ALMA», continua Johnston, «il nostro gruppo ha trovato ciò che stava cercando da tempo. In altre parole, abbiamo identificato un disco attorno ad una stella di tipo O che appare molto simile a quello che si è formato attorno alla nostra stella e al Sistema Solare, tranne per il fatto che si tratta di una sua versione in scala maggiore. Il disco è almeno 10 volte più grande e 100 volte più massiccio rispetto a quello che di solito osserviamo nelle stelle giovani».

La scoperta era attesa da tempo, ma dato che le stelle massicce si formano più rapidamente rispetto agli oggetti stellari di massa inferiore è stato difficile catturare un esempio di questo tipo mentre si trova in una fase embrionale. Inoltre, le stelle massicce non sono così numerose come le controparti di massa più piccola, perciò occorre esplorare molto di più lo spazio prima di osservarne una. Ad esempio, Orione, dove troviamo la regione di formazione stellare più vicina, è quasi 10 volte più distante rispetto all’osservazione più vicina che gli astronomi hanno condotto su una stella giovane di piccola massa in cui esiste ancora un disco che la circonda.

«Abbiamo bisogno di telescopi migliori per risolvere ed esplorare ancora più in profondità gli inviluppi di gas che circondano le stelle più massicce mentre si stanno ancora formando», conclude Melvin Hoare dell’Università di Leeds e co-autore dello studio. «Abbiamo cioè bisogno di uno strumento rivoluzionario come ALMA. Ora vogliamo richiedere ulteriore tempo di osservazione per utilizzare l’array sfruttando al massimo il suo potere esplorativo, in modo da capire se la struttura del disco è continua o frammentata e da cui si potrebbero eventualmente formare altre stelle o persino pianeti».

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5 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Nell'articolo è scritto "le stelle massicce si formano più rapidamente rispetto agli oggetti stellari di massa inferiore"... non avrei mai pensato che un oggetto grande potesse formarsi più rapidamente di un piccolo, l'universo è davvero incredibile!
    Una curiosità: quali sono i tempi "medi" (sempre che abbia un senso parlare di media) necessari per la formazione delle stelle in base alla loro massa?

  2. I tempi possono variare sensibilmente in base alla massa. Si può andare da qualche milione di anni per le stelle più massive al centinaio di milioni di anni per stelle come nane brune.
    Il motivo per cui i tempi scala sono ridotti nel caso di grandi masse è dovuto semplicemente al fatto che l'azione del collasso gravitazionale è tanto più forte e accelerata tanto più è la massa che entra in gioco. Anche se a primo acchito può sembrare non immediato pensarlo, è in realtà piuttosto intuitivo.

  3. Il tempo in cui una stella rimane in sequenza principale è
    Cioè piu la massa è grande piu il tempo è piccolo.
    La formula deriva dal fatto che il tempo
    energia su energia emessa per unità di tempo.
    ed
    mentre

  4. @mazzolatore, diciamo che da un lato dovresti sostituire i simboli con il termine di proporzionalità , mentre dall'altro le dipendenze che hai riportato non si applicano a stelle in fase di formazione (con il solo equilibrio idrostatico).
    La dipendenza dalla massa in sequenza principale è infatti differente da quella che si ha durante la formazione, la prima determinata dal tempo di combustione termonucleare dell'idrogeno, la seconda invece governata dal tempo scala di Kelvin-Helmholtz (o tempo scala termico) che è dato come

    dove M è la massa della stella, R il raggio, L la sua luminosità (o energia radiata per unità di tempo) e G la costante gravitazionale. La differenza sostanziale è che appunto una stella in fase di formazione è unicamente governata dal bilancio idrostatico tra forza gravitazionale e forze di pressione del gas in riscaldamento, mentre una stella in sequenza principale ha già una fonte di energia propria data dal rilascio energetico prodotto dalla combustione dell'idrogeno.

  5. Il simbolo di proporzionalitá non lo trovavo xD.
    Si sono a conoscenza della differenza, io parlavo della sequanza principale mi scuso per non averlo specificato.