Questa immagine a falsi colori mostra i filamenti di accrescimento attorno alla protostella [BHB2007] 1. Le grandi strutture sono flussi di gas molecolare (CO) che alimentano il disco che circonda la protostella. L'inserto mostra l'emissione di polvere dal disco, che si vede di taglio. I "buchi" nella mappa della polvere rappresentano un'enorme cavità anellata vista (lateralmente) nella struttura del disco. Credito:MPE
Sistemi stellari come la nostra si formano all'interno di nubi interstellari di gas e polvere che collassano producendo giovani stelle circondate da dischi protoplanetari. I pianeti si formano all'interno di questi dischi protoplanetari, lasciando vuoti evidenti, che sono stati recentemente osservati in sistemi evoluti, nel momento in cui la nuvola madre è stata cancellata. ALMA ha ora rivelato un disco protoplanetario evoluto con un ampio spazio ancora alimentato dalla nuvola circostante tramite grandi filamenti di accrescimento. Ciò dimostra che l'accrescimento di materiale sul disco protoplanetario sta continuando per tempi più lunghi di quanto si pensasse in precedenza, che influenzano l'evoluzione del futuro sistema planetario.
Un team di astronomi guidato dal Dr. Felipe Alves del Center for Astrochemical Studies (CAS) presso il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) ha utilizzato l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per studiare il processo di accrescimento nell'oggetto stellare [BHB2007] 1, un sistema situato sulla punta della Pipe Molecular Cloud. I dati di ALMA rivelano un disco di polvere e gas attorno alla protostella, e grandi filamenti di gas attorno a questo disco. Gli scienziati interpretano questi filamenti come stelle filanti di accrescimento che alimentano il disco con materiale estratto dalla nuvola ambientale.
Il disco rielabora il materiale accumulato, consegnandolo alla protostella. La struttura osservata è molto insolita per gli oggetti stellari in questa fase dell'evoluzione, con un'età stimata di 1, 000, 000 anni, quando i dischi circumstellari sono già formati e maturati per la formazione dei pianeti. "Siamo rimasti piuttosto sorpresi di osservare filamenti di accrescimento così prominenti che cadono nel disco, " ha detto Alves. "L'attività del filamento di accrescimento dimostra che il disco sta ancora crescendo mentre allo stesso tempo nutre la protostella".
Il team segnala anche la presenza di un'enorme cavità all'interno del disco. La cavità ha una larghezza di 70 unità astronomiche, e racchiude una zona compatta di gas molecolare caldo. Inoltre, dati supplementari alle radiofrequenze del Very Large Array (VLA) indicano l'esistenza di emissioni non termiche nello stesso punto in cui è stato rilevato il gas caldo. Queste due linee di prova indicano che un oggetto substellare, un giovane pianeta gigante o una nana bruna, è presente all'interno della cavità. Mentre questo compagno accumula materiale dal disco, riscalda il gas ed eventualmente alimenta forti venti e/o getti ionizzati. Il team stima che sia necessario un oggetto con una massa compresa tra 4 e 70 masse di Giove per produrre il divario osservato nel disco.
Due diverse osservazioni del disco protoplanetario mostrano le firme della formazione di una compagna della protostella. La scala di grigi rappresenta l'emissione termica della polvere dal disco, come nel riquadro della Fig. 1. I contorni rosso/blu mostrano i livelli di emissione di luminosità molecolare di CO dal lato nord/sud della cavità di polvere osservati con ALMA. L'emissione di CO più brillante da sud indica che il gas è più caldo lì. Questa posizione coincide con una zona di tracciamento di emissioni non termiche di gas ionizzato (contorni verdi) osservata con il VLA (al centro), che si osserva oltre alla protostella (centro dell'immagine). Il team propone che sia il gas ionizzato che il gas molecolare caldo siano dovuti alla presenza di un protopianeta o di una nana bruna nella cavità. La configurazione di un tale sistema è mostrata nello schizzo a destra. Credito:MPE; illustrazione:Gabriel A. P. Franco
"Vi presentiamo un nuovo caso di formazione di stelle e pianeti che avviene in tandem, " afferma Paola Caselli, amministratore in MPE e capo del gruppo CAS. "Le nostre osservazioni indicano fortemente che i dischi protoplanetari continuano ad accumulare materiale anche dopo l'inizio della formazione dei pianeti. Questo è importante perché il materiale fresco che cade sul disco influenzerà sia la composizione chimica del futuro sistema planetario che l'evoluzione dinamica dell'intero disco". Queste osservazioni pongono anche nuovi vincoli temporali per la formazione dei pianeti e l'evoluzione del disco, facendo luce su come i sistemi stellari come il nostro sono scolpiti dalla nuvola originale.
