Utilizzando il telescopio spaziale James Webb (JWST), gli astronomi hanno ottenuto un quadro più dettagliato dei turbolenti “pancake” di gas e polvere che circondano le giovani stelle, nutrendole e facilitando la loro crescita prima della nascita dei pianeti.
Il telescopio spaziale James Webb ha raccolto nuovi dettagli sui flussi di gas “venti del cambiamento” che soffiano attraverso questi dischi protoplanetari, modellandone le forme. Nel fare ciò, il potente telescopio spaziale ha visto le prove di un meccanismo a lungo ipotizzato che consente alla giovane stella di raccogliere dal disco il materiale di cui ha bisogno per crescere.
Un team guidato da astronomi dell’Università dell’Arizona ha raccolto osservazioni di quattro sistemi di dischi protoplanetari, che appaiono tutti di taglio se visti dalla Terra. Lo sguardo più completo sulle forze che modellano i dischi protoplanetari, offre un’istantanea di come apparivano il nostro sistema solare e il Sole nascente circa 4,6 miliardi di anni fa, prima che si formassero la Terra e altri pianeti.
“Le nostre osservazioni suggeriscono fortemente che abbiamo ottenuto le prime immagini dettagliate di venti in grado di rimuovere il momento angolare e risolvere l’annoso problema di come si formano le stelle e i sistemi planetari”, ha affermato il leader del team Ilaria Pascucci, del Lunar and Planetary dell’Università dell’Arizona. Laboratorio. Lo ha detto in un comunicato.
“Il modo in cui una stella accumula massa ha un grande impatto sul modo in cui il disco circostante si evolve nel tempo, compreso il modo in cui si formano successivamente i pianeti”, ha detto Pascucci. “I modi specifici in cui ciò avviene non sono compresi, ma riteniamo che i venti guidati dai campi magnetici su gran parte della superficie del disco potrebbero svolgere un ruolo molto importante.”
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La ricerca del team è stata pubblicata venerdì (4 ottobre) sulla rivista Nature Astronomy.
Tieni traccia dei venti di cambiamento attorno alle stelle nascenti
Si stima che nella parte dell’universo che l’umanità può vedere, nascano 3.000 stelle ogni secondo. Nella loro infanzia, questi oggetti stellari vengono chiamati “protostelle” e sono circondati da un bozzolo prenatale di gas e polvere, da cui si sono formati.
Nel corso del tempo, questa nube si appiattisce mentre orbita attorno alla protostella, da cui si nutre per accumulare massa sufficiente per avviare la fusione dell’idrogeno con l’elio nel suo nucleo. Questo processo determina cos’è una stella della sequenza principale o una stella “vecchia”.
Tuttavia, affinché una protostella possa nutrirsi e crescere, il gas attorno a cui orbita deve perdere il suo momento angolare. Se così non fosse, continuerebbe semplicemente a orbitare attorno alla protostella per sempre, rimanendo bloccato e senza mai cadere sulla sua superficie.
Tuttavia, nonostante questo processo sia onnipresente nell’universo, gli scienziati hanno faticato a comprendere il meccanismo dietro la perdita di inerzia. Un’ipotesi recentemente supportata è che i venti guidati dal magnetismo che spazzano il disco protoplanetario potrebbero trasportare gas dalla sua superficie, deviando il momento angolare.
Poiché altri meccanismi operano per generare venti nei dischi protoplanetari, era importante per il team distinguere tra questi processi, ha osservato Tracy Beck, ricercatrice presso lo Space Telescope Science Institute della NASA.
Ad esempio, il campo magnetico di una protostella crea un “vento X” che spinge verso l’esterno il materiale sul bordo interno del disco protoplanetario. Nel frattempo, l’intensa radiazione proveniente dalla giovane stella fa esplodere il materiale nelle parti esterne del disco, erodendolo e creando un “vento termico”. Questi ultimi venti soffiano a velocità inferiori rispetto ai venti X, che possono viaggiare per decine di miglia al secondo.
Oltre ad essere più veloci, i venti X hanno origine più lontano dalla protostella centrale rispetto ai venti termici. È inoltre in grado di estendersi al di sopra del disco più lontano dei venti termici, raggiungendo distanze pari a centinaia di volte la distanza tra la Terra e il Sole.
Fortunatamente, la straordinaria sensibilità e l’alta risoluzione della visione a infrarossi del James Webb Space Telescope sono ideali per distinguere tra venti guidati dal campo magnetico, venti termici e venti X che soffiano attorno alle protostelle.
Il telescopio spaziale da 10 miliardi di dollari è stato aiutato nelle indagini dalla selezione da parte del team di sistemi protostellari che sono al limite se visti dalla Terra. Questa tendenza significa che la polvere e il gas nel disco protoplanetario hanno agito come uno scudo naturale, bloccando la luce stellare proveniente dalle protostelle, impedendo al telescopio spaziale James Webb di abbagliare e permettendogli di distinguere i venti.
Senza questo ostacolo, il team è stato in grado di utilizzare lo spettrometro nel vicino infrarosso (NIRSpec) di JWST per tracciare atomi e molecole distinti mentre viaggiavano attraverso questi dischi protoplanetari. Utilizzando l’Integrated Field Unit (IFU) di NIRSpec, ciò ha permesso loro di costruire un’immagine 3D complessa di una struttura a getto centrale all’interno di un involucro conico di venti del disco. Questo guscio è costruito come una cipolla, fatto di strati che hanno origine in raggi progressivamente più grandi nel disco.
Il team ha scoperto chiari buchi centrali in questi coni formati dai venti in ciascuno dei quattro dischi protoplanetari.
I ricercatori ora mirano a studiare i dischi di altri protopianeti nel tentativo di scoprire se questi buchi sono comuni o meno. Possono quindi provare a determinare quale ruolo potrebbero svolgere nel nutrire le stelle neonate.
“Pensiamo che possano essere in comune, ma con quattro cose è un po’ difficile dirlo”, ha concluso Pascucci. “Vogliamo ottenere un campione più ampio utilizzando il telescopio spaziale James Webb e poi vedere se riusciamo a rilevare cambiamenti in questi venti man mano che le stelle si radunano e si formano i pianeti”.
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