Webb osserva un immenso getto stellare alla periferia della nostra Via Lattea

Verso il bordo della nostra galassia, la Via Lattea, una giovane stella che si sta ancora formando sta inviando un annuncio di nascita all’Universo sotto forma di un fuoco d’artificio celebrativo. Questi getti gemelli ribollenti di gas caldi brillano per 8 anni luce, il doppio della distanza tra il nostro Sole e il sistema stellare più vicino. I gas surriscaldati che cadono sulla stella massiccia vengono rispediti nello spazio lungo l’asse di rotazione della stella e potenti campi magnetici confinano i getti in fasci stretti. Il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA ha assistito allo spettacolo in luce infrarossa. I getti stanno solcando la polvere e il gas interstellare, creando dettagli affascinanti catturati solo da Webb.

Una fiamma ossidrica di gas ribollenti che erutta da una stella mostruosa in crescita vulcanica è stata catturata da Webb.

Con una lunghezza di 8 anni luce, la lunghezza dell’eruzione stellare è circa il doppio della distanza tra il nostro Sole e il vicino sistema di Alpha Centauri.

Le dimensioni e la forza di questo particolare getto stellare, noto come Sharpless 2-284 (Sh2-284 in breve), lo qualificano come raro, dicono i ricercatori.

Il deflusso sta attraversando lo spazio a centinaia di migliaia di chilometri all’ora.

La protostella centrale, che pesa fino a dieci dei nostri Soli, si trova a 15.000 anni luce di distanza nella parte esterna della nostra galassia.

La scoperta di Webb è stata fortuita. 

“Non sapevamo davvero che ci fosse una stella massiccia con questo tipo di super-getto là fuori prima dell’osservazione. Un deflusso così spettacolare di idrogeno molecolare da una stella massiccia è raro in altre regioni della nostra galassia”, ha detto l’autore principale Yu Cheng dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone.

Questa classe unica di fuochi d’artificio stellari, chiamati oggetti Herbig-Haro (HH), sono getti di plasma altamente collimati che fuoriescono da stelle di nuova formazione.

Tali flussi sono lo spettacolare “annuncio di nascita” di una stella nell’Universo.

Parte del gas in caduta che si accumula intorno alla stella centrale viene espulso lungo l’asse di rotazione della stella, probabilmente sotto l’influenza dei campi magnetici.

Oggi sono stati osservati oltre 300 oggetti HH, ma principalmente da stelle di piccola massa.

Questi getti a forma di fuso offrono indizi sulla natura delle stelle di nuova formazione.

L’energetica, la ristrettezza e le scale temporali evolutive degli oggetti HH servono a vincolare i modelli dell’ambiente e le proprietà fisiche del giovane oggetto stellare che alimenta il deflusso.

“Sono rimasto davvero sorpreso dall’ordine, dalla simmetria e dalle dimensioni del getto quando l’abbiamo guardato per la prima volta”, ha detto il co-autore Jonathan Tan dell’Università della Virginia a Charlottesville e della Chalmers University of Technology di Göteborg, in Svezia.

La sua rilevazione offre la prova che i getti di HH devono aumentare con la massa della stella che li alimenta. Più massiccio è il motore stellare che spinge il plasma, più grandi saranno le dimensioni del gusher.

La dettagliata struttura filamentosa del getto, catturata dalla nitida risoluzione di Webb in luce infrarossa, è la prova che il getto sta investendo polvere e gas interstellari. Questo crea nodi separati, bow shock e catene lineari.

Le punte del getto, che giacciono in direzioni opposte, racchiudono la storia della formazione della stella.

“Originariamente il materiale era vicino alla stella, ma nel corso di 100.000 anni le punte si sono propagate verso l’esterno, e poi la roba dietro è un deflusso più giovane”, ha detto Tan.

A quasi il doppio della distanza dal centro galattico rispetto al nostro Sole, il proto-ammasso ospite che ospita il vorace getto si trova alla periferia della nostra galassia, la Via Lattea.

All’interno dell’ammasso si stanno ancora formando alcune centinaia di stelle.

Essere nell’entroterra galattico significa che le stelle sono carenti di elementi più pesanti oltre all’idrogeno e all’elio.

Questo è misurato come metallicità, che aumenta gradualmente nel corso del tempo cosmico man mano che ogni generazione stellare che passa espelle i prodotti finali della fusione nucleare attraverso i venti e le supernove.

La bassa metallicità di Sh2-284 è un riflesso della sua natura relativamente incontaminata, che lo rende un analogo locale per gli ambienti dell’universo primordiale che erano anche carenti di elementi più pesanti.

“Gli squisiti dati di Webb ci hanno anche mostrato che relativamente più stelle sembrano formarsi a masse più basse in Sh2-284 rispetto agli ammassi più vicini e più ricchi di metalli”, ha detto il co-autore Morten Andersen, dell’European Southern Observatory, e autore principale di un secondo articolo sui dati di Webb.

 “Questo ammasso è una regione eccellente per aiutarci a capire la formazione stellare in tutto l’Universo”.

“Le stelle massicce, come quella che si trova all’interno di questo ammasso, hanno influenze molto importanti sull’evoluzione delle galassie. La nostra scoperta sta facendo luce sul meccanismo di formazione delle stelle massicce in ambienti a bassa metallicità, in modo da poter utilizzare questa stella massiccia come laboratorio per studiare ciò che stava accadendo nella storia cosmica precedente”, ha aggiunto Cheng.

I getti stellari, che sono alimentati dall’energia gravitazionale rilasciata quando una stella cresce in massa, codificano la storia della formazione della protostella.

“Le nuove immagini di Webb ci dicono che la formazione di stelle massicce in tali ambienti potrebbe procedere attraverso un disco relativamente stabile attorno alla stella, come previsto nei modelli teorici di formazione stellare noti come accrescimento del nucleo”, ha detto Tan.

 “Una volta trovata una stella massiccia che lancia questi getti, ci siamo resi conto che potevamo usare le osservazioni di Webb per testare le teorie sulla formazione stellare massiccia. Abbiamo sviluppato nuovi modelli teorici di accrescimento del nucleo che sono stati adattati ai dati, per dirci fondamentalmente che tipo di stella si trova al centro. Questi modelli implicano che la stella ha circa 10 volte la massa del Sole e sta ancora crescendo e ha alimentato questo deflusso”.

Per più di 30 anni, gli astronomi sono stati in disaccordo su come si formano le stelle massicce. Alcuni pensano che una stella massiccia richieda un processo molto caotico, chiamato accrescimento competitivo.

Nel modello di accrescimento competitivo, il materiale cade da molte direzioni diverse in modo che l’orientamento del disco cambi nel tempo. Il deflusso viene lanciato perpendicolarmente, sopra e sotto il disco, e quindi sembrerebbe anche torcersi e girare in direzioni diverse.

“Tuttavia, quello che abbiamo visto qui, perché abbiamo l’intera storia – un arazzo della storia – è che i lati opposti dei jet sono a quasi 180 gradi di distanza l’uno dall’altro. Questo ci dice che questo disco centrale è mantenuto stabile e convalida una previsione della teoria dell’accrescimento del nucleo”, ha detto Tan.

Dove c’è una stella massiccia, potrebbero essercene altre in questa frontiera esterna della Via Lattea. Altre stelle massicce potrebbero non aver ancora raggiunto il punto di emettere deflussi in stile candela romana.

I dati dell’Atacama Large Millimeter Array in Cile, anch’essi presentati in questo studio, hanno trovato un altro nucleo stellare denso che potrebbe essere in una fase precedente di costruzione.

L’articolo è stato accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal.

Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Y. Cheng (NAOJ), J. DePasquale (STScI)

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