Un team internazionale di astronomi che ha utilizzato l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha catturato il momento esatto in cui una vecchia stella inizia a modificare il suo ambiente. La stella ha emesso getti di gas bipolari ad alta velocità che ora stanno collidendo con il materiale circostante; l'età del getto osservato è stimata in meno di 60 anni. Queste sono caratteristiche fondamentali per capire come si formano le forme complesse delle nebulose planetarie.

Le stelle simili al sole si evolvono in giganti rosse gonfie nella fase finale della loro vita. Quindi, la stella espelle gas per formare un residuo chiamato nebulosa planetaria. C'è un'ampia varietà nelle forme delle nebulose planetarie; alcuni sono sferici, ma altri sono bipolari o mostrano strutture complicate. Gli astronomi sono interessati alle origini di questa varietà, ma la densa polvere e il gas espulsi da una vecchia stella oscurano il sistema e rendono difficile investigare i meccanismi interni del processo.

Per affrontare questo problema, un team di astronomi guidato da Daniel Tafoya della Chalmers University of Technology, Svezia, ha indicato ALMA a W43A, un vecchio sistema stellare nella costellazione dell'Aquila, l'Aquila.

Grazie all'alta risoluzione di ALMA, il team ha ottenuto una visione molto dettagliata dello spazio intorno a W43A. "Le strutture più notevoli sono i suoi piccoli getti bipolari, "dice Tafoya, l'autore principale del documento di ricerca pubblicato da Lettere per riviste astrofisiche . Il team ha scoperto che la velocità dei getti raggiunge i 175 km al secondo, che è molto più alto delle stime precedenti. In base a questa velocità e alla dimensione dei getti, il team ha calcolato che l'età dei jet è inferiore alla durata della vita umana.

"Considerando la giovinezza dei jet rispetto alla vita complessiva di una stella, è sicuro dire che stiamo assistendo al "momento esatto" in cui i jet hanno appena iniziato a spingere attraverso il gas circostante, " spiega Tafoya. "Quando i getti scavano nel materiale circostante in circa 60 anni, una singola persona può osservare i progressi nella propria vita."

Infatti, l'immagine di ALMA mappa chiaramente la distribuzione delle nuvole polverose trascinate dai getti, che è una prova rivelatrice che sta avendo un impatto sull'ambiente circostante.

Il team presume che questo trascinamento sia la chiave per formare una nebulosa planetaria di forma bipolare. Nel loro scenario, la stella invecchiata originariamente espelle il gas in modo sferico e il nucleo della stella perde il suo involucro. Se la stella ha una compagna, il gas della compagna si riversa sul nucleo della stella morente, e una parte di questo nuovo gas forma i getti. Perciò, se la vecchia stella ha o meno una compagna è un fattore importante per determinare la struttura della nebulosa planetaria risultante.

"W43A è uno dei peculiari oggetti cosiddetti "fontana d'acqua", " dice Hiroshi Imai dell'Università di Kagoshima, Giappone, un membro della squadra. "Alcune vecchie stelle mostrano emissioni radio caratteristiche dalle molecole d'acqua. Supponiamo che i punti di queste emissioni d'acqua indichino la regione di interfaccia tra i getti e il materiale circostante. Le abbiamo chiamate "fontane d'acqua, "e potrebbe essere un segno che la fonte centrale è un sistema binario che lancia un nuovo jet".

"Ci sono solo 15 oggetti 'fontana d'acqua' identificati fino ad oggi, nonostante il fatto che nella nostra Via Lattea siano incluse più di 100 miliardi di stelle, " spiega José Francisco Gómez all'Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spagna. "Questo è probabilmente dovuto al fatto che la durata dei getti è piuttosto breve, quindi siamo molto fortunati a vedere oggetti così rari".

Questi risultati di osservazione sono stati presentati in D. Tafoya et al. "Formare l'involucro della stella gigante asintotica W43A con un getto veloce collimato" pubblicato dal Lettere per riviste astrofisiche il 13 febbraio 2020.