Far Nascere una Stella? È un Attimo!

Far Nascere una Stella? È un Attimo!

Grazie a osservazioni del radiotelescopio FAST gli astronomi hanno misurato i campi magnetici all’interno di un denso nucleo di gas e polveri destinato a formare una stella, nella Nube Molecolare del Toro. I risultati suggeriscono che la nascita di una stella avvenga dieci volte più rapidamente di quanto previsto dalla teoria.

Le stelle nascono in seguito alla compressione di nubi nel mezzo interstellare, nubi costituite principalmente da idrogeno e da piccole particelle di carbonio e silicati, che gli astronomi definiscono polveri. Se il materiale interstellare raggiunge una densità sufficientemente elevata, la gravità porta al collasso di nuclei compatti nella nube fino alla formazione di una stella. Tuttavia, non è ancora ben chiaro come queste nubi si formino e si dispongano in vista del collasso gravitazionale. Un ruolo fondamentale devono svolgere i campi magnetici, che contribuiscono significativamente alla pressione totale, bilanciando la gravità.

La teoria prevalente prevede che il processo di formazione di nuclei densi in grado di collassare in stelle come il Sole abbia una durata di milioni di anni. Effetti come turbolenza e campi magnetici possono rallentare infatti il collasso del nucleo pre-stellare e l’innesco del processo di fusione nucleare.  Ora osservazioni effettuate con il Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), il radiotelescopio più grande e più sensibile al mondo, situato in Cina, hanno messo in dubbio la lunga durata di questo periodo gestazionale. I ricercatori hanno preso in esame un nucleo pre-stellare all’interno di una nube molecolare gigante, una culla di gas e polveri in cui possono formarsi centinaia di stelle. Si è scoperto che il piccolo embrione può trasformarsi in stella dieci volte più rapidamente del previsto, grazie alla presenza di campi magnetici deboli. “Se questa ipotesi verrà confermata in altre nubi gassose, potrebbe essere davvero rivoluzionaria per le teorie della formazione stellare”, afferma Paola Caselli del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.

Studiare la nascita delle stelle e il tiro alla fune tra gravità e campi magnetici che agisce durante il processo si è sempre rivelato un compito difficile, perchè i campi magnetici da rilevare possono essere centomila volte più deboli rispetto a quelli della Terra. Il solo modo diretto per studiare campi magnetici nelle protostelle deriva da un fenomeno chiamato effetto Zeeman, l’effetto di frazionamento di una riga spettrale in diverse componenti in presenza di un campo magnetico. Ciascuna riga spettrale si scinde in più righe vicine, in un modo che dipende dalla forza del campo magnetico. Le righe spettrali sono linee scure o chiare in uno spettro altrimenti continuo, in conseguenza di assorbimento o emissione di fotoni in una ristretta gamma di frequenza da parte di atomi o molecole. Per quanto riguarda le nubi di gas e polveri oggetto dello studio, l’effetto Zeeman è individuabile in banda radio.

Inoltre, i dischi di materiale che circondano le future stelle, e da cui alimentano la loro crescita, devono essere grandi a sufficienza per poter rivelare effetti così minimi. In passato gli scienziati avevano utilizzato il radiotelescopio Arecibo a Puerto Rico per studiare Lynds 1544, un embrione stellare relativamente isolato nella Nube Molecolare del Toro, ad appena 450 anni luce da noi. Era stato misurato il campo magnetico nei sottili strati gassosi lontani dal nucleo centrale, in una zona in cui i campi magnetici dominano sulla gravità. I ricercatori avevano inoltre analizzato i campi magnetici più potenti all’interno del nucleo, dove la gravità predomina comunque dato che il nucleo è diecimila volte più denso rispetto agli strati esterni.

Ma il campo magnetico nella regione intermedia situata tra il nucleo e gli strati esterni non era mai stato rilevato in dettaglio fino ad ora, grazie alle osservazioni di FAST. Nello studio pubblicato su Nature, i ricercatori riportano la forza del campo magnetico misurato, pari a 4 microgauss, che sorprendentemente non risulta più forte rispetto a quello negli strati esterni della nube. “Sostanzialmente lo studio suggerisce che la gravità vince già nelle regioni intermedie della nube: è qui che iniziano a formarsi le stelle, non nel nucleo più denso”, afferma Caselli. Secondo Tao-Chung Ching, primo autore dello studio, una nube di gas e polveri può trasformarsi in un embrione di stella dieci volte più rapidamente di quanto si pensava. I ricercatori intendono studiare altre nubi molecolari per verificare se i processi osservati in Lynds 1544 possano essere validi in senso generale. Misurare la forza dei campi magnetici nei dischi di accrescimento circostanti giovani stelle utilizzando l’effetto Zeeman potrebbe anche aiutare gli astronomi a indagare meglio sulle condizioni iniziali della formazione dei pianeti.

Nell’immagine filamenti di polvere oscuranti nella Nube Molecolare del Toro. La stella brillante è φ Tauri, più vicina a noi e non associata al filamento.
Crediti: ESO

https://www.science.org/content/article/stars-may-form-10-times-faster-thought