La Nebulosa del Serpente rivela un raro allineamento di jets protostellari

La Nebulosa del Serpente ha svelato un esempio, finora unico, di stelle neonate con “jets” tutti ben allineati tra loro. Fenomeno previsto teoricamente ma mai prima d’ora osservato.

Nebulosa del Serpente
La Nebulosa del Serpente osservata dal telescopio James Webb con la camera NIRCam. Credit: NASA, ESA, CSA, K. Pontoppidan (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) and J. Green (Space Telescope Science Institute).

Immaginate un bimbo che nasce ed il suo primo pianto esplosivo in sala parto con il quale annuncia il suo ingresso nel mondo. Volendo fare una similitudine con la nascita di una stella, quel pianto esplosivo è sicuramente rappresentato dai due jet di gas che la neo stella spara dai propri poli, annunciando il proprio ingresso nel cosmo.

Cosa sono i jet protostellari

La stella si forma col gas e le polveri inizialmente dispersi all’interno di una nube molecolare. A causa di instabilità gravitazionali, un frammento di nube collassa su se stesso formando un oggetto sempre più denso che poi diventerà una stella. Durante la fase di collasso gravitazionale, attorno alla stella, con gli stessi gas e le stesse polveri con cui si sta formando la stella, si forma un disco protostellare.

Dopo la nascita della stella, il disco protostellare in parte continua ad accrescere materiale sulla stella, in parte da vita ai pianeti, in parte viene soffiato via dai venti stellari e dalla pressione della radiazione stellare.

Queste fasi iniziali della nascita di una stella sono tutte accompagnate dalla generazione di intensi campi magnetici, in parte presenti nella nube originaria, in maggior parte generati dal movimento del plasma (il gas caldissimo ionizzato di cui è costituita la stella).

La nube molecolare da cui si formano le stelle ha un suo movimento di rotazione attorno a se stessa. Similmente, anche i suoi frammenti hanno un moto di rotazione che diventa sempre più rapido a mano a mano che il frammento collassa gravitazionalmente.

A questo punto del processo di formazione stellare, la combinazione tra la rotazione della neo stella e della parte più interna del suo disco attorciglia il campo magnetico in modo tale da causare una espulsione massiccia di gas dai poli della stella.

Si formano così due getti (jets) di gas che uscendo dai poli si propagano in direzioni opposte.

nebulosa del Serpente
Ingrandimento dell'immagine di copertina. Solo per alcuni dei jets osservati dal telescopio sono state aggiunte delle linee bianche a puntini per facilitare l'individuazione dei jets e del loro orientamento. Credit: NASA, ESA, CSA, K. Pontoppidan (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) and J. Green (Space Telescope Science Institute).

I getti (jets) protostellari sono flussi molto densi di gas proiettato via dai poli della stella a causa del campo magnetico e che si propagano in direzioni opposte.

Le protostelle sono caratterizzate dalla presenza di due getti di gas espulsi dai poli e che a velocità supersoniche si propagano in direzioni opposte.

Essendo la protostella immersa all’interno di una nube ricca di gas e polveri, i jets emessi dalla stella impattano col gas circumstellare, creando onde d'urto che riscaldano il gas che incontrano dando origine a tutta una varietà di forme.

Perché sono interessanti da studiare

Potremmo definire i jets protostellari utili e dilettevoli. Dilettevoli in quanto danno origine a forme veramente belle, modellando il mezzo interstellare contro cui impattano.

Ma i getti protostellari sono soprattutto utili in quanto svelano i meccanismi fisici che operano durante le primissime fasi di vita della stella.

Ma c’è un aspetto molto interessante che gli astronomi possono studiare grazie ai jets. Si tratta del loro orientamento all’interno della regione in cui è in corso la formazione delle stelle.

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Esempio di jets protostellari che si propagano in direzioni opposte nella direzione dei poli della stella, la quale in questa immagine è al centro tra i due jets ma completamente nascosta dalle polveri. Credit: ESA/Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced Studies)

Come già detto, i jet sono tra loro in direzione opposta ed allineati lungo la direzione dei poli. Il loro orientamento indica palesemente la direzione dell’asse di rotazione della stella.

In linea di principio, ci si aspetta che in una stessa regione di formazione l'orientamento degli assi di rotazione delle stelle e quindi dei loro jet siano uguali, ed uguali all'orientamento della nube progenitrice.

Ci si aspetta quindi che dopo la frammentazione della nube le neo stelle mantengano stessa inclinazione e stesso verso di rotazione della nube.

Cosa è stato trovato

Puntando il telescopio James Webb in una regione di formazione in direzione della costellazione del Serpente, precisamente nella Nebulosa del Serpente, sono state scoperte numerose stelle appena nate e tutte con i loro jets protostellari allineati tra loro.

La Nebulosa del Serpente è una nebulosa a riflessione, in quanto il suo gas e le sue polveri sono visibili poiché riflettono la luce delle stelle all’interno della nebulosa.

L’elevatissima risoluzione spaziale del telescopio e la sua altissima sensibilità nella banda infrarossa, la banda in cui le giovani stelle sono meglio osservabili, hanno permesso di misurare l’orientamento di questi jets.

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Con grande soddisfazione, i ricercatori hanno scoperto che questi sono tra loro allineati lungo una stessa direzione. Questa scoperta conferma come le protostelle riescano a conservare memoria di quella che era la rotazione della nube progenitrice, cioè conservano la sua stessa inclinazione dell'asse di rotazione.

Quella che fino ad oggi era una previsione della teoria sulla frammentazione della nube molecolare e sulla distribuzione della sua rotazione nei frammenti, oggi ha trovato una conferma osservativa molto forte.