Norul molecular Perseu adăpostește multe regiuni în care se formează stele noi.
Credit: Adam Block and Sid Leach, Mount Lemmon Sky Center University of Arizona
Cum se formează stelele și planetele? Oamenii de știință sunt acum cu un pas mai aproape de a înțelege condițiile care duc la formarea discurilor protostelare. Observațiile efectuate asupra a trei sisteme din norul Perseu, ce se află în faze timpurii ale formării lor, au dezvăluit că profilul momentului cinetic în aceste trei sisteme se situează între cel așteptat pentru un corp solid și cel creat de o turbulență, ceea ce indică faptul că influența nucleului se extinde mai departe decât se credea până acum. Aceste descoperiri ar putea duce la condiţii inițiale mult mai realiste pentru simulările computerizate ale formării discului.
Primii pași în formarea stelelor și planetelor sunt înțeleși destul de bine: un nor dens interstelar colapsează sub propria greutate; un miez central alături de un disc protostelar sunt formate prin conservarea momentului cinetic și, în final, după aproximativ 100.000 de ani, steaua atinge o densitate suficient de mare pentru a declanșa procesul de fisiune nucleară în centrul său. Astfel, aceasta începe să strălucească, în timp ce pe disc planetele încep să se formeze.
Totuși, mai există multe întrebări deschise ce vizează detaliile acestui proces, spre exemplu: ce rol joacă momentului cinetic în formarea discului sau cum își adună discul circumstelar majoritatea materiei?
O echipă internaţională de oameni de știință lucrând sub coordonarea Institutului de Fizică Extra-terestră Max Plank (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) - MPE au efectuat observaţii asupra a trei surse protostelare tinere în norul molecular Perseu. Aceste surse sunt aproape de marginea planului ceresc, permițând studierea distribuţiei vitezelor norilor denși.
Disc protoplanetar în jurul Elias 2-27, o stea tânără localizată la circa 450 de ani-lumină de noi
"Aceasta este prima ocazie în care putem analiza cinematica gazului în jurul discului circumstelar aflat în primele etape ale formării lor", spune Jaime Pindea, cel care a condus studiul MPE. "Toate sistemele se încadrează în același model, ceea ce ne dă primul indiciu că norii denși nu se rotesc asemeni unui corp solid". O rotație a unui corp rigid este cea mai simplă ipoteză care descrie gazul din norul dens cu viteza unghiulară fixă pentru orice rază dată. Modelul se situează între cel așteptat pentru un corp solid și cel creat de o pură turbulență.
În plus, în momentul în care compari aceste observații cu simulările computerizate precedente, devine clar că, în formarea acestor discuri, un rol important este jucat de câmpul magnetic: "Dacă un câmp magnetic este inclus, atunci, în mod sigur colapsul gravitaţional nu se va produce prea repede și rotația gazului va corespunde cu rotațiile observate", explică Pineda. "Ultimele noastre observații ne-au dat o limită superioară a dimensiunii discului ce corespunde cu studiile precedente".
Acest moment cinetic specific al materiei care colapsează este asociat, în mod direct, cu posibila rază maximă kepleriană a discurilor protostelelor. Presupunând că masa unei stele este de aproape 5% din masa Soarelui, oamenii de știință estimează că limita superioară a discului keplerian este de aproximativ 60 de unități astronomice. Aceasta sugerează că discurile mai mari (cele care depășesc 80 de unităţi astronomice - distanţa de la Pământ la Soare) nu se pot forma la începutul vieții unei stele și, deci, acestea afectează faza iniţială a procesului de formare a planetelor.
Următorul pas al astronomilor pentru a observa aceste tipuri de sisteme în etape diferite de evoluție și în medii diferite este să verifice dacă profilul momentului cinetic este influențat de acestea. Aceste descoperiri pot fi incorporate în simulările computerizate sau comparate cu acestea pentru a înțelege mai bine evoluția nucleelor dense ce formează o stea și a discului circular din care se formează planete.
Traducere după: How to spin a disk around young protostars
