La familiare stella al centro del nostro sistema solare ha avuto miliardi di anni per maturare e alla fine fornire energia vitale a noi qui sulla Terra. Ma molto tempo fa, il nostro sole era solo una piccola stella in crescita. Che aspetto aveva il sole quando era così giovane? È stato a lungo un mistero che, se risolto, potrebbe insegnarci la formazione del nostro sistema solare, così chiamato perché sol è la parola latina per sole, e di altri sistemi stellari costituiti da pianeti e oggetti cosmici in orbita attorno a stelle.

"Abbiamo rilevato migliaia di pianeti in altri sistemi stellari nella nostra galassia, ma da dove vengono tutti questi pianeti? Da dove viene la Terra? Questo è ciò che mi spinge davvero, "dice Catherine Espaillat, autore principale dell'articolo e professore associato di astronomia del Boston University College of Arts &Sciences.

Un nuovo documento di ricerca pubblicato su Natura di Espaillat e collaboratori fornisce finalmente nuovi indizi su quali forze erano in gioco quando il nostro sole era agli inizi, rilevamento, per la prima volta, un punto dalla forma unica su una piccola stella che rivela nuove informazioni su come crescono le giovani stelle.

Quando si sta formando una piccola stella, Espaillat spiega, mangia particelle di polvere e gas che vorticano intorno ad esso in quello che viene chiamato un disco protoplanetario. Le particelle colpiscono la superficie della stella in un processo chiamato accrescimento.

"Questo è lo stesso processo che ha attraversato il sole, " dice Espaillat.

I dischi protoplanetari si trovano all'interno di nubi molecolari magnetizzate, che in tutto l'universo sono conosciuti dagli astronomi come terreno fertile per la formazione di nuove stelle. È stato teorizzato che i dischi protoplanetari e le stelle siano collegati da un campo magnetico, e le particelle seguono il campo fino alla stella. Quando le particelle si scontrano sulla superficie della stella in crescita, punti caldi, che sono estremamente caldi e densi, si formano nei punti focali del processo di accrescimento.

Guardando una giovane stella a circa 450 milioni di anni luce di distanza dalla Terra, Espaillat e le osservazioni del suo team confermano, per la prima volta, l'accuratezza dei modelli di accrescimento degli astronomi sviluppati per prevedere la formazione di punti caldi. Finora quei modelli informatici si sono basati su algoritmi che calcolano come la struttura dei campi magnetici dirige le particelle dai dischi protoplanetari a schiantarsi contro punti specifici sulla superficie delle stelle in crescita. Ora, i dati osservabili supportano tali calcoli.

La squadra della BU, compreso lo studente laureato John Wendeborn, e ricercatore post-dottorato Thanawuth Thanathibodee, studiato da vicino una giovane stella chiamata GM Aur, situato nella nube molecolare Toro-Auriga della Via Lattea. Al momento è impossibile fotografare la superficie di una stella così lontana, Espaillat dice, ma sono possibili altri tipi di immagini dato che diverse parti della superficie di una stella emettono luce a diverse lunghezze d'onda. Il team ha trascorso un mese a scattare istantanee quotidiane delle lunghezze d'onda della luce emesse dalla superficie di GM Aur, compilazione di set di dati di raggi X, ultravioletto (UV), infrarossi, e luce visiva. Per dare un'occhiata a GM Aur, hanno fatto affidamento sugli "occhi" del telescopio spaziale Hubble della NASA, Satellite di indagine sugli esopianeti in transito (TESS), Osservatorio Rapido, e la rete globale di telescopi dell'Osservatorio Las Cumbres.

Questa particolare stella, GM Aur, effettua una rotazione completa in circa una settimana, e in quel momento i livelli di luminosità dovrebbero aumentare e diminuire quando il punto caldo più luminoso si allontana dalla Terra e poi torna indietro per affrontare di nuovo il nostro pianeta. Ma quando il team per la prima volta ha allineato i propri dati fianco a fianco, rimasero sbalorditi da ciò che videro.

"Abbiamo visto che c'era un offset [nei dati] di un giorno, " dice Espaillat. Invece di tutte le lunghezze d'onda della luce che raggiungono il picco allo stesso tempo, La luce UV era più brillante circa un giorno prima che tutte le altre lunghezze d'onda raggiungessero il loro picco. All'inizio, pensavano di aver raccolto dati imprecisi.

"Abbiamo esaminato i dati così tante volte, ricontrollato i tempi, e ho capito che non era un errore, " dice. Hanno scoperto che il punto caldo in sé non è del tutto uniforme, e ha un'area al suo interno che è persino più calda del resto.

"Il punto caldo non è un cerchio perfetto... è più simile a un arco con una parte dell'arco che è più calda e più densa del resto, " dice Espaillat. La forma unica spiega il disallineamento nei dati della lunghezza d'onda della luce. Questo è un fenomeno in un punto caldo mai rilevato in precedenza.

"Questo [studio] ci insegna che i punti caldi sono impronte sulla superficie stellare create dal campo magnetico, " dice Espaillat. Una volta, il sole aveva anche punti caldi, diversi dalle macchie solari, che sono aree del nostro sole che sono più fredde del resto della sua superficie, concentrate nelle aree in cui stava mangiando particelle da un disco protoplanetario circostante di gas e polvere.

Infine, i dischi protoplanetari svaniscono, lasciando dietro di sé le stelle, pianeti, e altri oggetti cosmici che compongono un sistema stellare, dice Espaillat. Ci sono ancora prove del disco protoplanetario che ha alimentato il nostro sistema solare, lei dice, trovato nell'esistenza della nostra cintura di asteroidi e di tutti i pianeti. Espaillat afferma che studiare giovani stelle che condividono proprietà simili con il nostro sole è la chiave per comprendere la nascita del nostro pianeta.