Un disco di formazione planetaria ancora alimentato dalla nuvola madre


Questa immagine a falsi colori mostra i filamenti di accrescimento intorno alla protostella BHB2007 1. Le grandi strutture sono afflussi di gas molecolare (CO) che alimentano il disco che circonda la protostella. L’inserto mostra l’emissione di polvere dal disco, che è vista di profilo. I “fori” nella mappa della polvere rappresentano un’enorme cavità anellata vista (lateralmente) nella struttura del disco.

Sistemi stellari all’interno di nubi interstellari di gas e polveri che collassano producendo giovani stelle circondate da dischi protoplanetari. I pianeti si formano all’interno di questi dischi protoplanetari, lasciando vuoti evidenti, che sono stati osservati di recente nei sistemi evoluti, nel momento in cui la nube madre è stata ripulita. ALMA ha rivelato un disco protoplanetario evoluto con un grande vuoto ancora alimentato dalla nube circostante attraverso grandi filamenti di accrescimento. Questo dimostra che l’accrescimento del materiale sul disco protoplanetario sta continuando per tempi più lunghi di quanto si pensasse, influenzando l’evoluzione del futuro sistema planetario.

Un team di astronomi guidato dal Dr. Felipe Alves del Center for Astrochemical Studies (CAS) del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) ha utilizzato l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per studiare il processo di accrescimento nell’oggetto stellare BHB2007 1, un sistema situato sulla punta della Pipe Molecular Cloud. I dati di ALMA rivelano un disco di polvere e gas intorno alla protostella, e grandi filamenti di gas intorno a questo disco. Gli scienziati interpretano questi filamenti come streamer di accrescimento che alimentano il disco con materiale estratto dalla nube ambientale.

La Pipe Nebula.

Il disco rielabora il materiale accumulato, consegnandolo alla protostella. La struttura osservata è molto insolita per gli oggetti stellari in questa fase dell’evoluzione – con un’età stimata di 1.000.000 di anni – quando i dischi circumstellari sono già formati e maturati per la formazione dei pianeti.

“Siamo rimasti abbastanza sorpresi nell’osservare filamenti di accrescimento così prominenti che cadono nel disco”, ha detto Alves. “L’attività dei filamenti di accrescimento dimostra che il disco è ancora in crescita e allo stesso tempo alimenta la protostella”.

Il team riferisce anche la presenza di un’enorme cavità all’interno del disco. La cavità ha una larghezza di 70 unità astronomiche e comprende una zona compatta di gas molecolare caldo. Inoltre, dati supplementari a frequenze radio della Very Large Array (VLA) indicano l’esistenza di un’emissione non termica nello stesso punto in cui è stato rilevato il gas caldo. Queste due linee di prova indicano che un oggetto sostanziale – un giovane pianeta gigante o una nana bruna – è presente all’interno della cavità. Poiché questo compagno accumula materiale dal disco, riscalda il gas ed eventualmente alimenta forti venti ionizzati e/o getti. Il team stima che un oggetto con una massa compresa tra 4 e 70 masse di Giove sia necessario per produrre la cavità osservata nel disco.

Due diverse osservazioni del disco protoplanetario mostrano le firme della formazione di un compagno della protostella. La scala di grigi rappresenta l’emissione termica della polvere dal disco, come nell’inserto della Fig. 1.

I contorni rosso/blu mostrano i livelli di emissione di CO molecolare di luminosità dal lato nord/sud della cavità della polvere osservati con ALMA. L’emissione di CO più luminosa dal lato sud indica che il gas è più caldo in quel punto. Questa posizione coincide con una zona di emissione non termica che traccia il gas ionizzato (contorni verdi) osservata con il VLA (centro), che si osserva in aggiunta alla protostella (centro dell’immagine). Il team propone che sia il gas ionizzato che il gas molecolare caldo siano dovuti alla presenza di un protopianeta o di una nana bruna nella cavità. La configurazione di un tale sistema è mostrata nello schizzo a destra.

“Presentiamo un nuovo caso di formazione di stelle e pianeti che avviene in tandem”, afferma Paola Caselli, direttore di MPE e responsabile del gruppo CAS. “Le nostre osservazioni indicano fortemente che i dischi protoplanetari continuano ad accumulare materiale anche dopo l’inizio della formazione dei pianeti. Questo è importante perché il materiale fresco che cade sul disco influenzerà sia la composizione chimica del futuro sistema planetario sia l’evoluzione dinamica dell’intero disco”. Queste osservazioni hanno anche messo nuovi vincoli temporali per la formazione dei pianeti e l’evoluzione del disco, facendo luce su come sistemi stellari come il nostro sono scolpiti dalla nube originale.


Maggiori informazioni: Felipe O. Alves et al. “A Case of Simultaneous Star and Planet Formation”, The Astrophysical Journal.

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