Gli astronomi osservano per la prima volta un disco stellare “extragalattico”

E’ il primo disco stellare extragalattico quello osservato dal telescopio ALMA e, precisamente, nella Grande Nube di Magellano. L'esistenza di tali dischi era stata finora solo dedotta dall’osservazione di regioni extragalattiche in cui si stavano formando nuove stelle, ma mai prima d’ora ne erano osservati direttamente.

HH1177 — Rappresentazione artistica del disco e del jet nella giovane stella extragalattica HH 1177. Credit: ESO/M. Kornmesser/Handout

I meccanismi che portano alla formazione di una stella con il suo disco protostellare sono meccanismi noti. Si tratta di processi fisici che hanno validità universale. Pertanto, se questi processi agiscono nella formazione delle stelle della nostra galassia e dei loro dischi, si presume che gli stessi agiscano anche in altre galassie dove stanno nascendo nuove stelle.

Tuttavia, fino ad oggi dischi stellari in altre galassie non erano mai stati osservati. Ad ALMA il merito della prima osservazione di un disco stellare extragalattico.

Come nasce una stella

Durante le fasi di formazione, le stelle sono circondate da polveri e gas (i loro materiali costituenti) che, a motivo della rotazione, tendono a schiacciarsi assumendo la forma di disco. Ne risulta una neo-stella in rotazione insieme al suo disco protostellare anch’esso in rotazione.

Le nubi molecolari galattiche da cui le stelle si formano possiedono un movimento di rotazione. Quando la nube si frammenta, e ciascun frammento collassa su stesso formando una stella, anche questi frammenti conservano una loro rotazione. Questa diventerà sempre più rapida a mano a mano che il gas si va concentrando nella neo-stella.

Mediamente, entro 10-15 milioni di anni dalla nascita della stella il disco si disperde completamente poiché in parte è precipitato sulla stella, in buona parte è evaporato nello spazio interstellare per effetto del riscaldamento da parte della stella e in parte soffiato via dai suoi venti.

Alla fine rimane la stella con un suo sistema planetario ed, eventualmente, una fascia di asteroidi.

Cosa ha osservato ALMA

ALMA è un telescopio, o meglio una rete di 66 telescopi, chiamati antenne in quanto osservano a lunghezze d’onda millimetriche, invisibili all’occhio umano. Il suo nome è l’acronimo di Atacama Large Millimeter Array ed è posizionato nel deserto cileno di Atacama sulle Ande.

La radiazione raccolta da ciascuna antenna viene inviata ad una stazione che, con tecniche interferometriche, la combina così da produrre un’unica immagine dell’oggetto osservato, ma come se fosse osservato da un solo telescopio grande quanto tutta la rete.

ALMA ha la possibilità di variare la distanza tra le antenne, raggiungendo una distanza massima di 16 km. Quindi, è come se ad osservare fosse un telescopio con un specchio del diametro di 16 km e la quantità di radiazione raccolta è la somma di quella raccolta dalle 66 antenne.

Il Telescopio ALMA è riuscito a rilevare la presenza di una struttura gassosa rotante attorno alla stella con velocità più rapide verso il centro e meno rapide verso l'esterno; in altre parole, un disco stellare rotante. Ha rilevato anche presenza di gas che che via via continua a precipitare sulla stella accrescendone la massa e confermando che si tratta di una neo-stella.

La stella oggetto della scoperta si chiama HH1177 e si trova nella Grande Nube di Magellano. Insieme alla Piccola Nube di Magellano sono due galassie che ruotano attorno alla nostra Galassia, dette pertanto galassie satelliti. Era già nota in queste Nubi la presenza di regioni in cui è in corso la formazione di stelle.

La scoperta da parte di ALMA del disco attorno alla stella HH1177 non è casuale. Infatti, osservazioni precedenti, fatte con uno strumento chiamato MUSE, montato sul telescopio VLT (Very Large Telescope) presso l'ESO (European Southern Telescope) avevano scoperto la presenza su questa stella di due jet bipolari di materiale uscenti dalla stella (simili a quelli rappresentati artisticamente nell'immagine di copertina). Questi jets sono caratteristici di stelle in formazione, per cui si presumeva che la stella dovesse avere un disco protostellare.

E' stato proprio ALMA, grazie alla sua capacità di elevata risoluzione spaziale, a osservare questo disco.

La stella HH 1177 presenta una curiosità rispetto alle stelle neonate della nostra Galassia. Infatti, mentre queste ultime sono interamente nascoste nel loro inviluppo di gas e polveri, e risultano appena visibili nell’infrarosso, la stella HH1177 è già visibile nella banda ottica. Si ritiene che questa differenza derivi dal fatto che si è formata in un ambiente diverso dal nostro, e precisamente povero sia di metalli sia di polveri. Questa evidenza fornisce utili informazioni per capire meglio come i processi di formazione stellare dipendano dalle caratteristiche dell'ambiente in cui si formano.