Credits: Mpe; sfondo: Eso/Digitized Sky Survey 2; Davide De Martin

Introduzione

Le osservazioni ad alta risoluzione di un sistema di formazione di giovani stelle, nella nube molecolare dell’Ofiuco, rivelano chiaramente una coppia di protostelle nelle loro prime fasi di evoluzione – sorgente IRAS 16293-2422. Il team guidato dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics ha utilizzato l’interferometro ALMA non solo per individuare la configurazione della sorgente, ma anche per misurare il gas e la cinematica stellare, determinandone la massa. 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.

Zoom nella nube molecolare dell’Ofiuco, con evidenziato il
sistema di formazione stellare Iras 16293-2422 con la protostella B nell’angolo in alto a destra e le protostelle binarie ora identificate A1 e A2 in basso a sinistra. Il sistema binario è mostrato anche in un ulteriore pannello di ingrandimento.
Credits: Mpe; sfondo: Eso/Digitized Sky Survey 2; Davide De Martin

Cos’è IRAS 16293-2422

Il sistema chiamato IRAS 16293-2422 è una delle regioni in cui si formano stelle tra le più brillanti del nostro quartiere. Si trova nella nube molecolare dell’Ofiuco ad 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 di specie pre-biotiche.

Tuttavia, fino ad ora la configurazione dettagliata della regione non era chiara, con osservazioni a diverse lunghezze d’onda che mostravano molteplici sorgenti compatte in punti leggermente diversi. Questa confusione era dovuta alla grande quantità di materiale di fronte alle protostelle nascenti.

La conferma delle due proto-stelle

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 di esse è circondata da un disco di polvere molto piccolo. Entrambe, a loro volta, sono incorporate in una grande quantità di materiale che mostra modelli complessi” osserva María José Maureira dell’MPE, l’autrice principale dello studio.

Vista dettagliata del sistema binario protostellare con un raffronto dimensionale al Sistema solare. La separazione tra le sorgenti A1 e A2 è approssimativamente pari al diametro dell’orbita di Plutone. La dimensione del disco attorno ad A1 (non risolto) è pari circa al diametro della cintura di asteroidi. La dimensione del disco attorno a A2 è circa delle dimensioni dell’orbita di Saturno. Crediti: Mpe

La sorgente A1 ha una massa di poco meno di 1 massa solare ed è incorporata in un piccolo disco di polvere delle dimensioni della fascia degli asteroidi; la sorgente A2 ha una massa di circa 1,4 masse solari ed è incorporata in un disco un po’ più grande (vedi Fig. 2). È interessante notare che questo disco intorno ad A2 appare anche in un angolo rispetto all’orientamento generale della struttura della nube più grande, mentre il disco intorno alla sorgente B – ad 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 movimento del gas intorno alle stelle attraverso l’osservazione delle linee spettrali delle molecole organiche, che tracciano bene la regione ad alta densità che circonda il sistema binario scoperto. Ciò ha permesso loro di ottenere una misura di massa indipendente e di confermare che A1 e A2 formano una coppia vincolata.

Combinando le loro ultime osservazioni con i dati raccolti negli ultimi 30 anni, il team ha scoperto che le due stelle orbitano una volta ogni 360 anni ad 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 ricavare i parametri orbitali completi di un sistema binario in questa fase iniziale della formazione stellare“, sottolinea Jaime Pineda dell’MPE, che ha contribuito alla modellazione.

Paola Caselli. Crediti: Mpe

Con questi risultati siamo finalmente in grado di immergerci in uno dei sistemi protostellari 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 piccoli dischi sono probabilmente ancora alimentati e in crescita” sottolinea Paola Caselli, direttoricee dell’MPE e responsabile del Centro Studi Astrochimici. “Ciò è stato possibile solo grazie alla grande sensibilità di ALMA e alle osservazioni di molecole che tracciano in modo univoco queste dense regioni“.

Le molecole ci inviano segnali a frequenze molto specifiche, e, a seguito di cambiamenti di tali frequenze nella regione (dovuti a movimenti interni) è possibile ricostruire la complessa cinematica del sistema. Questa è la potenza dell’astrochimica”.

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