Utilizzando osservazioni di molecole nella protostella L1527 prese dall'osservatorio ALMA nel nord del Cile, un gruppo di ricercatori ha scoperto nuovi indizi per capire come la polvere in una nube molecolare in collasso può liberare il momento angolare e penetrare oltre un'area nota come "barriera centrifuga" per trovare la sua strada verso la superficie della stella in formazione.

Uno dei grandi enigmi dell'astrofisica è come stelle come il sole riescano a formarsi dal collasso delle nubi molecolari nelle regioni di formazione stellare dell'universo. Il puzzle è tecnicamente noto come problema del momento angolare nella formazione stellare. Il problema essenzialmente è che il gas nella nube di formazione stellare ha una certa rotazione, che conferisce a ciascun elemento del gas una quantità di momento angolare. Mentre crolla verso l'interno, alla fine raggiunge uno stato in cui l'attrazione gravitazionale della stella nascente è bilanciata dalla forza centrifuga, in modo che non collasserà più verso l'interno di un certo raggio a meno che non possa perdere parte del momento angolare. Questo punto è noto come barriera centrifuga.

Ora, utilizzando misurazioni effettuate da antenne radio, un gruppo guidato da Nami Sakai del RIKEN Star and Planet Formation Laboratory ha trovato indizi su come il gas nella nube può raggiungere la superficie della stella in formazione. Per comprendere meglio il processo, Sakai e il suo gruppo si sono rivolti all'osservatorio ALMA, una rete di 66 antenne paraboliche situate in alto nel deserto di Atacama, nel nord del Cile. Le parabole sono collegate tra loro in una configurazione accuratamente coreografata in modo che possano fornire immagini sulle emissioni radio dalle regioni protostellari intorno al cielo.

Il gruppo ha scelto di osservare una protostella designata come L1527, situato in una vicina regione di formazione stellare nota come Taurus Molecular Cloud. La protostella, situato a circa 450 anni luce di distanza, ha un disco protoplanetario rotante, quasi marginale alla nostra vista, incorporato in un grande involucro di molecole e polvere.

In precedenza, Sakai aveva scoperto, da osservazioni di molecole attorno alla stessa protostella, che a differenza dell'ipotesi comunemente accettata, la transizione dall'involucro al disco interno, che in seguito si formerà in pianeti, non fu agevole ma molto complessa. "Quando abbiamo esaminato i dati osservativi, "dice Sakai, "ci siamo resi conto che la regione vicino alla barriera centrifuga, dove le particelle non possono più cadere, è piuttosto complessa, e ci siamo resi conto che analizzare i movimenti in questa zona di transizione potrebbe essere cruciale per capire come collassa l'involucro. Le nostre osservazioni hanno mostrato che c'è un allargamento della busta in quel luogo, indicando qualcosa come un "ingorgo" nella regione appena fuori la barriera centrifuga, dove il gas si riscalda a causa di un'onda d'urto. Dalle osservazioni è emerso chiaramente che una parte significativa del momento angolare viene persa dal gas che viene lanciato in direzione verticale dal disco protoplanetario appiattito che si è formato intorno alla protostella».

Questo comportamento si accordava bene con i calcoli che il gruppo aveva fatto usando un modello puramente balistico, dove le particelle si comportano come semplici proiettili che non necessitano di essere influenzati da forze magnetiche o di altro tipo.

Secondo Sakai, "Abbiamo in programma di continuare a utilizzare le osservazioni del potente array ALMA per affinare ulteriormente la nostra comprensione della dinamica della formazione stellare e spiegare completamente come la materia collassa sulla stella in formazione. Questo lavoro potrebbe anche aiutarci a comprendere meglio l'evoluzione del nostro solare sistema."

Questi risultati di osservazione sono stati pubblicati come Sakai et al. "Struttura verticale della zona di transizione da busta rotante in caduta a disco nella classe 0 Protostar, IRAS04368+2557" nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society nel febbraio 2017.