Una vista schematica della storia del disco di accrescimento e dell'oggetto intruso. I tre grafici a partire dal basso a sinistra sono istantanee della simulazione numerica, raffiguranti il sistema al momento dell'evento di sorvolo, rispettivamente 4000 anni dopo e 8000 anni dopo. L'immagine in alto a destra è tratta dalle osservazioni di ALMA, che mostra il disco con le spirali e due oggetti attorno ad esso, corrispondenti al sistema 12.000 anni dopo l'evento di sorvolo. Credito:SHAO
Il dott. Lu Xing, ricercatore associato dello Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) dell'Accademia cinese delle scienze, insieme ai collaboratori dell'Università dello Yunnan, dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e del Max Planck Institute, hanno utilizzato osservazioni ad alta risoluzione dati dall'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per scoprire un enorme disco protostellare nel Centro Galattico e determinare come si sono formati i suoi bracci a spirale.
La ricerca del gruppo mostra che questo disco è stato perturbato dall'incontro ravvicinato con un oggetto vicino, portando così alla formazione dei bracci a spirale. Questa scoperta dimostra che la formazione di stelle massicce può essere simile a quella delle stelle di massa inferiore, attraverso dischi di accrescimento e passaggi ravvicinati.
I risultati sono stati pubblicati su Nature Astronomy il 30 maggio.
Durante la formazione delle stelle, attorno alle stelle appena nate sorgono dischi di accrescimento. Questi dischi di accrescimento, noti anche come "dischi protostellari", sono una componente essenziale nella formazione stellare. I dischi di accrescimento alimentano continuamente il gas nelle protostelle dall'ambiente. In questo senso sono culle stellari dove le stelle nascono e crescono.
Per le protostelle massicce, in particolare quelle di tipo O primitivo con più di 30 masse solari, tuttavia, il ruolo dei dischi di accrescimento nella loro formazione non è stato chiaro.
A una distanza di circa 26.000 anni luce dalla Terra, il Centro Galattico è un ambiente di formazione stellare unico e importante. Oltre al buco nero supermassiccio Sgr A*, il Centro Galattico contiene un enorme serbatoio di gas molecolare denso, principalmente sotto forma di idrogeno molecolare (H2 ), che è la materia prima per la formazione stellare. Il gas inizia a formare stelle una volta iniziato il collasso gravitazionale.
Tuttavia, l'ambiente nel Centro Galattico è unico, con forti turbolenze e forti campi magnetici, nonché forze di marea di Sgr A*, che influiscono sostanzialmente sulla formazione stellare in questa regione.
Poiché la distanza tra il Centro Galattico e la Terra è enorme ed esistono complicate contaminazioni in primo piano, le osservazioni dirette delle regioni di formazione stellare attorno al Centro Galattico sono state difficili.
Il team di ricerca guidato dal Dr. Lu ha utilizzato le lunghe osservazioni di base di ALMA per ottenere una risoluzione di 40 milliarcosecondi. Per avere un'idea di quanto sia buona questa risoluzione, consentirebbe a un osservatore a Shanghai di individuare facilmente un pallone da calcio a Pechino.
Con queste osservazioni ALMA ad alta risoluzione e alta sensibilità, i ricercatori hanno scoperto un disco di accrescimento nel Centro Galattico. Il disco ha un diametro di circa 4.000 unità astronomiche e circonda una prima stella di tipo O in formazione con una massa circa 32 volte quella del sole. Questo sistema è tra le protostelle più massicce con dischi di accrescimento e rappresenta la prima immagine diretta di un disco protostellare nel Centro Galattico.
La scoperta suggerisce che le stelle massicce di primo tipo O attraversano una fase di formazione che coinvolge dischi di accrescimento e questa conclusione è valida per l'ambiente unico del Centro Galattico.
La cosa più interessante è che il disco mostra chiaramente due bracci a spirale. Tali bracci si trovano spesso nelle galassie a spirale, ma raramente si vedono nei dischi protostellari. In generale, i bracci a spirale emergono nei dischi di accrescimento a causa della frammentazione indotta dall'instabilità gravitazionale. Tuttavia, il disco scoperto in questa ricerca è caldo e turbolento, il che lo rende in grado di bilanciare la propria gravità.
Nel tentativo di spiegare questo fenomeno, i ricercatori hanno proposto una spiegazione alternativa:le spirali sono state indotte da perturbazioni esterne. I ricercatori hanno proposto questa spiegazione dopo aver rilevato un oggetto di circa tre masse solari, forse la fonte della perturbazione esterna, a diverse migliaia di unità astronomiche di distanza dal disco.
Per verificare questa proposta, i ricercatori hanno calcolato diverse dozzine di possibili orbite di questo oggetto. Hanno scoperto che solo una di queste orbite poteva perturbare il disco al livello osservato. Successivamente hanno effettuato una simulazione numerica sulla piattaforma di supercalcolo ad alte prestazioni dell'Osservatorio astronomico di Shanghai per tracciare la traiettoria dell'oggetto intruso. Gli scienziati sono stati in grado di riprodurre con successo l'intera storia dell'oggetto che volava vicino al disco più di 10.000 anni fa, quando avrebbe suscitato spirali nel disco.
"La bella corrispondenza tra i calcoli analitici, la simulazione numerica e le osservazioni ALMA fornisce prove solide che i bracci a spirale nel disco sono relitti del passaggio ravvicinato dell'oggetto intruso", ha affermato il dott. Lu.
Questa scoperta dimostra chiaramente che i dischi di accrescimento nelle prime fasi evolutive della formazione stellare sono soggetti a frequenti processi dinamici come i passaggi ravvicinati e questi processi possono influenzare sostanzialmente la formazione di stelle e pianeti.
È interessante notare che i passaggi ravvicinati potrebbero essersi verificati anche nel nostro sistema solare:un sistema stellare binario noto come Stella di Scholz ha sorvolato il sistema solare circa 70.000 anni fa, probabilmente penetrando attraverso la nuvola di Oort e inviando comete al sistema solare interno.
L'attuale studio suggerisce che per le stelle più massicce, specialmente nell'ambiente ad alta densità stellare intorno al Centro Galattico, tali sorvoli dovrebbero essere frequenti. "La formazione di questa massiccia protostella è simile ai suoi cugini di massa inferiore come il sole, con dischi di accrescimento ed eventi di sorvolo coinvolti. Sebbene le masse stellari siano diverse, alcuni meccanismi fisici nella formazione stellare potrebbero essere gli stessi. Ciò fornisce importanti indizi per risolverli il mistero della massiccia formazione stellare", ha detto il dottor Lu. + Esplora ulteriormente
