Un team internazionale di astronomi ha utilizzato due dei più potenti radiotelescopi al mondo per creare più di trecento immagini di dischi che formano pianeti attorno a stelle molto giovani nelle Nuvole di Orione. Queste immagini rivelano nuovi dettagli sui luoghi di nascita dei pianeti e sulle prime fasi della formazione stellare.

La maggior parte delle stelle nell'universo sono accompagnate da pianeti. Questi pianeti nascono in anelli di polvere e gas, chiamati dischi protoplanetari. Anche stelle molto giovani sono circondate da questi dischi. Gli astronomi vogliono sapere esattamente quando iniziano a formarsi questi dischi, e che aspetto hanno. Ma le giovani stelle sono molto deboli, e ci sono dense nubi di polvere e gas che li circondano in vivai stellari. Solo gli array di radiotelescopi altamente sensibili possono individuare i minuscoli dischi attorno a queste stelle neonate in mezzo al materiale densamente compresso in queste nuvole.

Per questa nuova ricerca, Gli astronomi hanno indicato sia il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation che l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) verso una regione dello spazio dove nascono molte stelle:le Orion Molecular Clouds. Questo sondaggio, chiamato VLA/ALMA Disco Nascente e Molteplicità (VANDAM), è il più grande sondaggio di giovani stelle e dei loro dischi fino ad oggi.

Stelle molto giovani, chiamate anche protostelle, forma in nuvole di gas e polvere nello spazio. Il primo passo nella formazione di una stella è quando queste dense nubi collassano a causa della gravità. Mentre la nuvola crolla, inizia a ruotare, formando un disco appiattito attorno alla protostella. Il materiale del disco continua ad alimentare la stella e a farla crescere. Infine, il materiale residuo nel disco dovrebbe formare pianeti.

Molti aspetti su queste prime fasi della formazione stellare, e come si forma il disco, sono ancora poco chiare. Ma questa nuova indagine fornisce alcuni indizi mancanti poiché VLA e ALMA hanno scrutato attraverso le dense nubi e hanno osservato centinaia di protostelle e i loro dischi in varie fasi della loro formazione.

Giovani dischi formatrici di pianeti

"Questo sondaggio ha rivelato la massa e le dimensioni medie di questi giovanissimi dischi protoplanetari, ", ha affermato John Tobin del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) di Charlottesville, Virginia, e leader del gruppo di indagine. "Ora possiamo confrontarli con i dischi più vecchi che sono stati studiati approfonditamente anche con ALMA."

Cosa hanno scoperto Tobin e il suo team, è che i dischi molto giovani possono essere di dimensioni simili, ma sono in media molto più massicci dei dischi più vecchi. "Quando una stella cresce, consuma sempre più materiale dal disco. Ciò significa che i dischi più giovani hanno molta più materia prima da cui potrebbero formarsi i pianeti. Pianeti forse più grandi iniziano già a formarsi attorno a stelle molto giovani".

Quattro protostelle speciali

Tra centinaia di immagini di sondaggi, quattro protostelle sembravano diverse dalle altre e catturarono l'attenzione degli scienziati. "Queste stelle appena nate sembravano molto irregolari e gonfie, " ha detto il membro del team Nicole Karnath dell'Università di Toledo, Ohio (ora al SOFIA Science Center). "Pensiamo che siano in una delle prime fasi della formazione stellare e che alcune potrebbero non essersi ancora formate in protostelle".

È speciale che gli scienziati abbiano trovato quattro di questi oggetti. "Raramente troviamo più di un tale oggetto irregolare in un'osservazione, "aggiunse Karnath, che ha usato queste quattro stelle infantili per proporre un percorso schematico per le prime fasi della formazione stellare. "Non siamo del tutto sicuri di quanti anni abbiano, ma sono probabilmente più giovani di diecimila anni."

Da definire come una tipica protostella (classe 0), le stelle non dovrebbero avere solo un disco rotante appiattito che le circonda, ma anche un deflusso - espellendo materiale in direzioni opposte - che cancella la densa nube che circonda le stelle e le rende otticamente visibili. Questo deflusso è importante, perché impedisce alle stelle di girare senza controllo mentre crescono. Ma quando iniziano esattamente questi deflussi, è una questione aperta in astronomia.

Una delle star infantili in questo studio, chiamato HOPS 404, ha un deflusso di soli due chilometri (1,2 miglia) al secondo (un tipico deflusso protostellare di 10-100 km/s o 6-62 miglia/s). "È un grande sole gonfio che sta ancora raccogliendo molta massa, ma ha appena iniziato il suo deflusso per perdere momento angolare per poter continuare a crescere, " ha spiegato Karnath. "Questo è uno dei più piccoli deflussi che abbiamo visto e supporta la nostra teoria su come sia il primo passo nella formazione di una protostella".

Combinare ALMA e VLA

La squisita risoluzione e sensibilità fornite sia da ALMA che dal VLA sono state cruciali per comprendere sia le regioni esterne che interne delle protostelle e dei loro dischi in questa indagine. Mentre ALMA può esaminare in grande dettaglio il materiale denso e polveroso intorno alle protostelle, le immagini del VLA realizzate a lunghezze d'onda maggiori sono state essenziali per comprendere le strutture interne delle protostelle più giovani su scale più piccole del nostro sistema solare.

"L'uso combinato di ALMA e VLA ci ha dato il meglio di entrambi i mondi, " disse Tobin. "Grazie a questi telescopi, iniziamo a capire come inizia la formazione del pianeta."