Protostella massiccia osservata come mai prima d’ora


Una protostella massiccia osservata con un dettaglio senza precedenti dal Large Binocular Telescope, ed è stato possibile misurare la velocità dei suoi getti di materia

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Grazie alla sensibilità del sistema di ottica adattiva Soul installato al Large Binocular Telescope (Lbt), è stato possibile ottenere immagini con una risoluzione spaziale senza precedenti della protostella massiccia Iras 20126+4104 – un oggetto stellare di circa dodici masse solari a cinquemila anni luce di distanza da noi – e del suo getto di materia, fenomeno mai osservato con questo dettaglio. Lo studio che descrive il risultato, in corso di pubblicazione su Astronomy & Astrophysics, aggiunge importanti conferme osservative alla conoscenza dei processi di formazione delle stelle massicce.

Si ritiene che, nel loro processo di formazione, le stelle di tipo solare o più piccole attraversino una fase evolutiva in cui il gas progenitore si deposita su un disco circumstellare, la cui materia rallenta gradualmente la sua rotazione e, depositandosi per gravità alla superficie della stella, contribuisce al suo accrescimento. Questo disco protostellare è importante non solo perché la materia che lo compone può successivamente evolversi in un sistema planetario, ma anche perché è essenziale per lo sviluppo della stella stessa. Questa fase è anche caratterizzata dalla presenza di getti di materia collimati perpendicolarmente al disco.

Studiare i moti propri e la cinematica di questi getti è particolarmente importante per capire quali processi fisici li determinino. Se si considera che questi processi interessano regioni con dimensioni dell’ordine di una unità astronomica – circa 150 milioni di chilometri – è chiaro come il loro studio richieda risoluzioni spaziali estremamente elevate.

Per le stelle più grandi del Sole – come appunto Iras 20126+4104 – la situazione è molto meno chiara. Si tende a ritenere che il loro processo di formazione sia comunque caratterizzato dalla presenza di un disco circumstellare, ma la conferma osservativa è complessa, perché le stelle più massicce tendono a formarsi in regioni molto affollate e a essere oscurate dalla polvere nelle loro prime fasi evolutive. Questo rende ancora più stringente il requisito di una risoluzione spaziale più alta  possibile.

«Iras 20126+4104 era un oggetto ideale per questo tipo di studio: isolato e relativamente vicino; con un disco osservabile in banda millimetrica, dalla cui rotazione si è potuto determinare che la protostella centrale ha una massa equivalente a una dozzina di soli; infine, con un getto di materia collimato ben visibile», spiega Fabrizio Massi dell’Inaf di Arcetri, primo autore dello studio in uscita su A&A. «Tutto sembra confermare un quadro simile a quello che caratterizza la formazione di stelle di tipo solare. In questo contesto, la nostra idea è stata quella di utilizzare l’ottica adattiva non per osservare direttamente il disco e la protostella centrale, che essendo altamente oscurati dalla polvere sono inosservabili anche alle lunghezze d’onda a cui abbiamo potuto operare, ma per misurare con estrema precisione, per la prima volta in una protostella di alta massa, i moti che avvengono all’interno del getto collimato, sfruttando la disponibilità di altre immagini ad alta risoluzione spaziale ottenute nel 2003 e nel 2012».

L’analisi dei moti propri, inoltre, ha evidenziato la presenza di diversi episodi di espulsione di materia avvenuti tra duecento e quattromila anni fa circa. Questi episodi devono essere collegati ad altrettanti episodi di trasferimento di materia dal disco alla stella, confermando che l’accrescimento di materia sulla stella non è continuo ma episodico, come già evidenziato in altre protostelle di bassa ed alta massa. La misura dei moti propri nei getti collimati, anche se necessita di osservazioni ripetute su tempi lunghi, può essere determinante nel distinguere la sorgente che emette il getto in regioni affollate, dove più protostelle di massa diversa si trovano vicine l’una all’altra. Utilizzando anche osservazioni spettrali è stata determinata la velocità del gas nel getto, dell’ordine di cento chilometri al secondo. Si noti che, alla distanza di Iras 20126+4104, un oggetto che si muova a quella velocità nell’arco di diciassette anni implica uno spostamento angolare di appena 0.2 secondi d’arco, impossibile da misurare senza l’utilizzo dell’ottica adattiva.

«Il risultato di questo studio», dice il responsabile scientifico di Soul, Enrico Pinna, dell’Inaf di Arcetri, «è stato ottenuto durante i test preliminari con la camera ad alta risoluzione del sistema Soul-Luci1, confermando la capacità di produrre osservazioni di qualità inedita per sistemi di ottica adattiva a stella naturale. All’Inaf di Arcetri, dove abbiamo sviluppato questo sistema, c’è molto entusiasmo per questo risultato e grande attesa per i prossimi».

«Nel caso di questa osservazione», conclude Pinna, «Soul ha permesso di mantenere una risoluzione spaziale prossima al limite di diffrazione lungo tutta l’estensione dei getti, garantendo così il massimo livello di precisione per le misure a questa lunghezza d’onda. Con questo nuovo sistema il Large Binocular Telescope ha infatti aumentato il livello di dettaglio dell’immagine di ben quindici volte rispetto all’immagine senza correzione della turbolenza atmosferica e ha portato l’ottica adattiva di Lbt all’avanguardia, consentendo un’efficiente correzione della turbolenza atmosferica con stelle fino a due magnitudini più deboli di quanto fosse possibile fino ad oggi».

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