Una gigantesca protostella, profondamente immerso nel suo vivaio stellare pieno di polvere, recentemente ruggito alla vita, splende quasi 100 volte più luminoso di prima. questo sfogo, apparentemente innescato da una valanga di gas di formazione stellare che si schianta sulla superficie della stella, supporta la teoria che le giovani stelle possono subire intensi scatti di crescita che rimodellano l'ambiente circostante.

Gli astronomi hanno fatto questa scoperta confrontando le nuove osservazioni dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile con le precedenti osservazioni del Submillimeter Array (SMA) alle Hawaii.

"Siamo stati straordinariamente fortunati a rilevare questa spettacolare trasformazione di un giovane, stella massiccia, " ha detto Todd Hunter, un astronomo del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) di Charlottesville, Va., e autore principale di un articolo pubblicato su Lettere per riviste astrofisiche . "Studiando una densa nube di formazione stellare sia con ALMA che con la SMA, vedevamo che era successo qualcosa di drammatico, cambiando completamente un asilo nido stellare in un periodo di tempo sorprendentemente breve."

Nel 2008, prima dell'era di ALMA, Hunter e i suoi colleghi hanno usato la SMA per osservare una piccola ma attiva porzione della Nebulosa Zampa di Gatto (nota anche come NGC 6334), un complesso di formazione stellare situato a circa 5, 500 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione meridionale dello Scorpione. Questa nebulosa è simile per molti aspetti alla sua cugina più settentrionale, la Nebulosa di Orione, che trabocca anche di giovani stelle, ammassi stellari, e densi nuclei di gas che stanno per diventare stelle. La Nebulosa Zampa di Gatto, però, sta formando stelle a un ritmo più veloce.

Le prime osservazioni SMA di questa porzione della nebulosa, soprannominato NGC 6334I, ha rivelato quello che sembrava essere un tipico protoammasso:una densa nuvola di polvere e gas che ospitava diverse stelle ancora in crescita.

Le giovani stelle si formano in queste regioni fitte quando le sacche di gas diventano così dense che iniziano a collassare sotto la loro stessa gravità. Col tempo, dischi di polvere e gas si formano attorno a queste stelle nascenti e incanalano il materiale sulle loro superfici aiutandole a crescere.

Questo processo, però, potrebbe non essere del tutto lento e costante. Gli astronomi ora credono che le giovani stelle possano anche sperimentare scatti di crescita spettacolari, periodi in cui acquisiscono rapidamente massa rimpinzandosi di gas di formazione stellare.

Le nuove osservazioni di ALMA di questa regione, prese nel 2015 e 2016, rivelano che si sono verificati cambiamenti drammatici verso una porzione del protocluster chiamata NGC 6334I-MM1 dopo le osservazioni originali della SMA. Questa regione è ora circa quattro volte più luminosa a lunghezze d'onda millimetriche, il che significa che la protostella centrale è quasi 100 volte più luminosa di prima.

Gli astronomi ipotizzano che portando a questo sfogo, un ammasso di materiale insolitamente grande è stato attirato nel disco di accrescimento della stella, creando un ingorgo di polvere e gas. Una volta accumulato abbastanza materiale, l'impasse è scoppiato, rilasciando una valanga di gas sulla stella in crescita.

Questo estremo evento di accrescimento ha notevolmente aumentato la luminosità della stella, riscaldando la polvere circostante. fa così caldo, polvere incandescente che gli astronomi hanno osservato con ALMA. Sebbene eventi simili siano stati osservati alla luce infrarossa, questa è la prima volta che un tale evento è stato identificato a lunghezze d'onda millimetriche.

Per garantire che i cambiamenti osservati non fossero il risultato di differenze nei telescopi o semplicemente un errore di elaborazione dei dati, Hunter e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati ALMA come modello per simulare accuratamente ciò che la SMA, con le sue capacità più modeste, avrebbe visto se avesse condotto osservazioni simili nel 2015 e nel 2016. Sottraendo digitalmente le immagini SMA effettive del 2008 dalle immagini simulate, gli astronomi hanno confermato che c'era davvero un cambiamento significativo e coerente in un membro del protocluster.

"Una volta che ci siamo assicurati di confrontare le due serie di osservazioni su un campo di gioco uniforme, sapevamo che stavamo assistendo a un momento molto speciale nella crescita di una stella, " disse Crystal Brogan, anche con l'NRAO e coautore del documento.

Un'ulteriore conferma di questo evento è arrivata dai dati complementari presi dall'Osservatorio di radioastronomia Hartebeesthoek in Sud Africa. Questo osservatorio a piatto unico stava monitorando i segnali radio dei maser nella stessa regione. I maser sono l'equivalente radio cosmico naturale dei laser. Sono alimentati da una varietà di processi energetici, comprese le esplosioni di stelle in rapida crescita.

I dati dell'osservatorio Hartebeesthoek rivelano un picco improvviso e drammatico nell'emissione di maser da questa regione all'inizio del 2015, solo pochi mesi prima della prima osservazione di ALMA. Un tale picco è esattamente ciò che gli astronomi si aspetterebbero di vedere se ci fosse una protostella che sta subendo un'importante impennata di crescita.

"Queste osservazioni aggiungono prove alla teoria secondo cui la formazione stellare è punteggiata da una sequenza di eventi dinamici che costruiscono una stella, piuttosto che una crescita regolare e continua, " ha concluso Hunter. "Ci dice anche che è importante monitorare le giovani stelle a lunghezze d'onda radio e millimetriche, perché queste lunghezze d'onda ci permettono di scrutare i più giovani, regioni di formazione stellare più profondamente radicate. Catturare tali eventi nelle prime fasi può rivelare nuovi fenomeni del processo di formazione stellare".