Zoom nella nuvola molecolare di Ofiuco, evidenziando il sistema di formazione stellare IRAS 16293-2422 con la protostella B nell'angolo in alto a destra e le protostelle binarie A1 e A2 ora chiaramente identificate in basso a sinistra. Il sistema binario è mostrato anche in un ulteriore pannello di ingrandimento. Credito:MPE; sfondo:ESO/Digitized Sky Survey 2; Davide De Martin
Le osservazioni ad alta risoluzione di un giovane sistema di formazione stellare rivelano chiaramente una coppia di proto-stelle nelle loro prime fasi di evoluzione profondamente radicate nella sorgente IRAS 16293-2422 nella nube molecolare di Ofiuco. Il team guidato dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics ha utilizzato l'interferometro ALMA non solo per definire la configurazione della sorgente, ma anche per misurare il gas e la cinematica stellare, determinare la massa del giovane binario. Le due protostelle vicine sono un po' più pesanti di quanto si pensasse in precedenza e ruotano l'una intorno all'altra una volta ogni 400 anni circa.
Il sistema chiamato IRAS 16293-2422 è una delle regioni di formazione stellare più luminose del nostro quartiere. Si trova nella nube molecolare dell'Ofiuco a una distanza di circa 460 anni luce ed è stato ampiamente studiato, anche perché mostra una forte emissione di numerose molecole organiche complesse, elementi costitutivi delle specie prebiotiche. Però, fino ad ora la configurazione dettagliata della regione non era chiara, con osservazioni a diverse lunghezze d'onda che mostrano più sorgenti compatte in posizioni leggermente diverse. Questa confusione era dovuta alla grande quantità di materiale davanti alle nascenti protostelle, atteso in queste prime fasi della formazione.
Un team internazionale di astronomi guidato dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) ha ora ottenuto osservazioni radio ad alta risoluzione con l'interferometro ALMA, che rivela chiaramente due sorgenti compatte A1 e A2 oltre alla ben nota protostella B (vedi Fig. 1). "Le nostre osservazioni confermano la posizione delle due protostelle vicine e rivelano che ognuna è circondata da un piccolissimo disco di polvere. Entrambi, a sua volta, sono a loro volta incorporati in una grande quantità di materiale che mostra modelli complessi", osserva María José Maureira di MPE, l'autore principale dello studio.
Vista dettagliata del sistema binario proto-stellare con un confronto delle dimensioni con il nostro sistema solare. La separazione tra le sorgenti A1 e A2 è approssimativamente il diametro dell'orbita di Plutone. La dimensione del disco attorno ad A1 (irrisolto) è circa il diametro della cintura di asteroidi. La dimensione del disco attorno ad A2 è circa il diametro dell'orbita di Saturno. Credito:MPE
La sorgente A1 ha una massa di poco inferiore a 1 massa solare ed è incastonata in un piccolo disco di polvere delle dimensioni della fascia di asteroidi; la sorgente A2 ha una massa di circa 1,4 masse solari ed è inglobata in un disco un po' più grande (vedi Fig. 2). interessante, questo disco attorno ad A2 appare anche inclinato rispetto all'orientamento generale della struttura a nuvola più grande, mentre il disco intorno alla sorgente B, a una distanza molto maggiore, è visto di fronte, indicando una storia di formazione piuttosto caotica.
Oltre all'imaging diretto dell'emissione di polvere, il team ha anche ottenuto informazioni sul moto del gas attorno alle stelle attraverso osservazioni di righe spettrali di molecole organiche, che tracciano bene la regione ad alta densità che circonda il sistema binario scoperto. Ciò ha permesso loro di ottenere una misurazione della massa indipendente e di confermare che A1 e A2 formano una coppia legata.
Moto relativo di A1 (blu) rispetto ad A2 (rosso) sovrapposto all'osservazione del continuo di ALMA. L'impressione visiva che A1 orbita attorno ad A2 è confermata da un'analisi dettagliata del moto delle protostelle in un periodo di 30 anni. Credito:MPE
Combinando le loro ultime osservazioni con i dati raccolti negli ultimi 30 anni, il team ha scoperto che le due stelle orbitano l'una intorno all'altra una volta ogni 360 anni a una distanza simile all'estensione dell'orbita di Plutone, dove l'orbita è inclinata di circa 60° (vedi Fig. 3). "Questa è la prima volta che siamo stati in grado di derivare i parametri orbitali completi di un sistema binario in questa fase iniziale della formazione stellare, " sottolinea Jaime Pineda di MPE, che ha contribuito alla modellazione.
"Con questi risultati siamo finalmente in grado di immergerci in uno dei sistemi protostellari più integrati e più giovani, svelandone la struttura dinamica e la complessa morfologia, dove vediamo chiaramente materiale filamentoso che collega i dischi circumstellari alla regione circostante e probabilmente al disco cirbumbinario. I dischetti probabilmente sono ancora alimentati e in crescita!" sottolinea Paola Caselli, direttore di MPE e capo del Centro di studi astrochimici. "Questo è stato possibile solo grazie alla grande sensibilità di ALMA e alle osservazioni di molecole che tracciano in modo univoco queste regioni dense. Le molecole ci inviano segnali a frequenze molto specifiche, e, a seguito di variazioni di tali frequenze nella regione (dovute a moti interni) si può ricostruire la complessa cinematica del sistema. Questo è il potere dell'astrochimica".
