A una distanza di appena 1000 anni luce, i giovani sistemi di formazione stellare nella nube molecolare di Perseus possono essere osservati in dettaglio con telescopi ad alta risoluzione. Il sistema studiato in questo lavoro, chiamato Per-emb-2 (IRAS 03292+3039), si trova nella casella contrassegnata nell'immagine. Credito:MPE
Per la prima volta, gli astronomi hanno osservato un nastro trasportatore dalla periferia di una densa nube in formazione di stelle che deposita direttamente materiale vicino a una coppia di giovani stelle in formazione. Gli scienziati dell'Istituto tedesco Max Planck per la fisica extraterrestre (MPE) e dell'Institut de Radioastonomie Millimétrique (IRAM) francese hanno scoperto che i movimenti del gas nel nastro trasportatore, soprannominato uno "streamer, " obbediscono principalmente all'attrazione gravitazionale della parte più interna del nucleo, vicino alla coppia di protostelle. Lo streamer fornisce una grande quantità di gas con sostanze chimiche prodotte di recente nella nube madre che circonda la regione di formazione stellare direttamente alle giovani protostelle al centro del nucleo. Questi risultati sono una prova lampante che l'ambiente su larga scala intorno alle stelle in formazione ha un'influenza importante sulla formazione e l'evoluzione del disco su piccola scala.
Nel quadro generale della formazione stellare, una regione densa e fredda (chiamata involucro) si forma all'interno di una nuvola molecolare molto più grande e soffice. Il materiale delle nuvole turbina e scorre verso l'interno verso il centro dell'involucro, dove nascerà una futura stella, il materiale diventa ancora più denso e si appiattisce in un disco. Le giovani protostelle al centro del disco si alimentano e acquisiscono la loro massa direttamente dal disco. Ora, per la prima volta, una brillante striscia di materiale che collega la parte più esterna dell'involucro alla regione interna dove si formano i dischi è stata osservata nella nuvola molecolare di Perseus. Con lo streamer che aiuta a rifornire la regione della scala del disco con più materiale man mano che viene consumato dal sistema binario, la nuvola madre può continuare ad aiutare le giovani protostelle ei loro dischi protoplanetari a crescere.
"Le simulazioni numeriche della formazione del disco di solito si concentrano su singoli sistemi protostellari, " spiega Jaime Pineda di MPE, che guidano lo studio. "Le nostre osservazioni portano l'idea un passo avanti, studiando uno streamer di materiale chimicamente fresco da grandi distanze fino a scale in cui ci aspettiamo che si formi un disco attorno a una coppia stretta di giovani protostelle." Gli astronomi hanno usato il Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) per studiare il giovane Per-emb-2 (IRAS 03292+3039) sistema binario proto-stellare.Il sistema binario ha mostrato una certa variabilità o sfarfallio nelle osservazioni passate, suggerendo che potrebbe essere un obiettivo interessante studiare l'impatto dell'ambiente sulla formazione stellare su piccola scala.
Immagine dello "streamer" che alimenta materiale chimicamente fresco da una distanza di circa 10, 500 AU alla protostella al centro dell'immagine. Le tre immagini utilizzano molecole diverse come traccianti, indicato in alto a destra, e tutti mostrano lo streamer in azione. La codifica a colori è in base all'intensità integrata del segnale. Credito:MPE
Il team ha osservato diverse molecole, che ha permesso loro di misurare i moti del gas e scoprire un flusso di materiale lungo lo streamer dalle regioni esterne dell'involucro a una distanza di circa 10, 500 AU fino alla bilancia che forma il disco. Sia le posizioni che la velocità del gas erano ben abbinate a un modello teorico di un flusso di materiale in caduta libera da grandi a piccole scale, confermando che le dinamiche dello streamer sono controllate dalla regione centrale più densa del sistema. "Non capita spesso che teoria e osservazioni coincidano così chiaramente. Eravamo entusiasti di vedere questa conferma di ciò che le immagini del telescopio stavano cercando di dirci, " afferma il coautore Dominique Segura-Cox di MPE. Le stime della massa di materiale in streaming nel nucleo interno vanno da 0,1 a una massa solare, che è una frazione sostanziale della massa totale nella densa nube densa che forma stelle (circa tre masse solari).
Questo grafico mostra la velocità del materiale nello streamer, dove il blu (rosso) denota una velocità relativamente piccola (alta) rispetto al nucleo, la regione gravitazionalmente più interna del sistema stellare di nuova formazione. Il campo di velocità è liscio e mostra un chiaro gradiente di velocità, dimostrando un flusso regolare di materiale da grandi a piccole scale. Credito:MPE
"Lo streamer deve effettivamente portare materiale chimicamente fresco dalle regioni esterne in un lasso di tempo relativamente breve, " aggiunge Pineda. "La chiara identificazione di un così grande serbatoio di materiale fresco in caduta quasi libera è notevole." Ciò mostra chiaramente che nuovo materiale potrebbe modellare la morfologia e i movimenti del gas nei giovani sistemi stellari. "La composizione chimica di anche i dischi protoplanetari in crescita e in evoluzione saranno interessati da questo nuovo fenomeno.", conclude Paola Caselli, direttore di MPE e parte del team. "La molecola che ci ha permesso di scoprire lo streamer ha tre atomi di carbonio (HCCCN), che sarà poi disponibile per arricchire la chimica organica (nel suo cammino verso i composti prebiotici) durante la fase di assemblaggio del pianeta." Questo nuovo modo di fornire materiale alla regione centrale ha importanti implicazioni sul modo in cui si formano e crescono i giovani dischi. Però, non è chiaro con quale frequenza e per quanto tempo questo processo possa verificarsi nell'evoluzione dei giovani sistemi stellari, quindi sono necessarie osservazioni più dettagliate di giovani proto-stelle.
