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    L'ondata di calore segnala la crescita di un embrione stellare

    Impressione artistica di una protostella che accumula gas da un disco circumstellare e cresce. Parte del materiale viene espulsa da getti perpendicolari al piano del disco. Il gas continua a cadere dal guscio esterno sul disco. Questo può produrre instabilità, che occasionalmente portano a un aumento dell'afflusso sulla protostella. Poiché le protostelle sono profondamente radicate in dense nubi, sono difficili da osservare direttamente. Credito:NASA/JPL-Caltech/R. Ferita (SSC)

    Un team di ricerca internazionale con la partecipazione del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) ha rilevato un'ondata di calore in propagazione vicino a una massiccia protostella. Conferma lo scenario secondo cui tali oggetti crescono a raffica. Questa onda è diventata visibile osservando i laser a microonde generati naturalmente, la cui disposizione spaziale è cambiata inaspettatamente rapidamente.

    Sebbene i principi di base della formazione stellare siano generalmente ben compresi, l'esistenza di stelle massicce è ancora sconcertante in alcuni dettagli. A causa dell'enorme pressione gravitazionale all'interno di una protostella massiccia, la fusione nucleare inizia mentre è ancora in crescita. L'ulteriore crescita è resa più difficile dalla pressione di radiazione della giovane stella. Per superare questa resistenza, l'accrescimento di materiale da un disco circumstellare potrebbe avvenire in fasi di singoli grandi pacchetti. Durante questo processo la sua luminosità aumenta fortemente per un breve periodo. Però, tali fluttuazioni sono difficili da osservare perché le protostelle sono profondamente radicate in dense nubi.

    Una rete internazionale di astronomi, l'Organizzazione di monitoraggio Maser (M2O), in cui è coinvolto il Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), ha ora rilevato un'ondata di calore che si propaga nelle vicinanze della massiccia protostella G358-MM1 attraverso osservazioni con diversi radiotelescopi. Osservazioni successive hanno confermato che è stato causato da un temporaneo aumento dell'attività di accrescimento.

    L'ondata di caldo è stata rivelata dall'attività dei maser. I maser sono l'equivalente dei laser, quale, però, emettono radiazioni a microonde, o onde radio, invece della luce visibile. Si verificano nelle regioni di formazione stellare massicce come naturali, sorgenti di radiazione molto luminose e compatte. Sia le temperature e le densità relativamente elevate che la ricchezza di chimica complessa in tali ambienti favoriscono la loro formazione. Nel caso in esame, è il metanolo (alcol metilico) che viene eccitato dall'intensa radiazione della protostella e provoca i maser.

    Illustrazione del meccanismo mediante il quale l'ondata di calore in propagazione stimola l'attività del maser nel materiale che circonda la protostella. L'onda aumenta localmente la temperatura del gas per un breve periodo. In questa regione viene emessa la radiazione caratteristica dei maser a metanolo. Mentre l'onda si propaga, le posizioni dell'emissione maser cambiano. Credito:R. A. Burns/MPIA

    Gli scienziati, che ha registrato dati radio-interferometrici con un'elevata risoluzione spaziale di 0,005 secondi d'arco (1 grado angolare =3600 secondi d'arco) ad intervalli di diverse settimane, scoprì che i maser sembravano propagarsi verso l'esterno. Però, la velocità determinata fino all'8% della velocità della luce era troppo alta per essere compatibile con il movimento del gas. Anziché, gli astronomi hanno concluso che un'onda che attraversa il mezzo circostante ha causato l'attività del maser nel suo percorso. Questa ondata di calore ha la sua origine nell'accrescimento di gas sulla protostella.

    "Le osservazioni di M2O sono tra le prime a fornire prove dettagliate degli effetti immediati di un'esplosione di accrescimento in una protostella massiccia in modo sufficientemente dettagliato da supportare la teoria dell'accrescimento episodico della formazione stellare massiccia, " spiega Ross Burns dell'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, chi dirige il gruppo di ricerca.

    Hendrik Linz di MPIA aggiunge:"Osservare l'effettiva ondata di calore direttamente nell'infrarosso termico sarebbe molto complicato. Poiché forti sorgenti di radiazioni in un intervallo di lunghezze d'onda facilmente accessibile, i maser sono eccellenti strumenti di osservazione per tracciare indirettamente il passaggio di tale ondata di calore su piccole scale spaziali, e quindi in tempi brevi dopo uno sfogo."

    I partner del progetto M2O continueranno a monitorare i maser in molte regioni di formazione stellare per saperne di più sulla crescita di protostelle massicce.


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