La nascita delle stelle è un processo caotico e dinamico, soprattutto nella fase iniziale, caratterizzata da complesse strutture gassose sotto forma di spirali e vortici. Tali strutture sono definite “filamenti di formazione stellare” perché forniscono il materiale gassoso dall’ambiente circostante alla stella appena nata, come un cordone ombelicale cosmico. Le nane brune sono oggetti celesti con una massa inferiore a un decimo di quella del Sole,. il che le rende troppo piccole per subire la fusione nucleare e brillare come stelle.
Prima d’ora, gli scienziati non sapevano se le nane brune si formassero o meno come stelle simili al Sole. Per verificare questa ipotesi sono necessarie osservazioni ad alta sensibilità e risoluzione angolare delle nane brune durante le prime fasi della loro formazione.
Un team internazionale guidato dall’astrofisica della LMU Dr. Basmah Riaz dell’Osservatorio universitario di Monaco di Baviera ha ora raggiunto questo obiettivo: I ricercatori hanno condotto osservazioni della nana bruna estremamente giovane, Ser-emb 16, utilizzando il sofisticato osservatorio ALMA in Cile e hanno recentemente pubblicato i loro risultati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
***
“Le nostre osservazioni hanno rivelato spettacolari strutture a spirale e a filamenti su larga scala che non sono mai state osservate prima d’ora verso una nana bruna appena nata”, afferma Riaz.
I fenomeni coprono una vasta area di circa 2.000-3.000 unità astronomiche e sono connessi a Ser-emb 16. Intorno ad essa sono stati osservati anche ammassi di materia, che potenzialmente potrebbero evolvere in giovani nane brune.
“Queste osservazioni mostrano, per la prima volta, l’influenza dell’ambiente esterno, che si traduce in un’accrezione asimmetrica di massa attraverso i filamenti di alimentazione su una nana bruna in fase di formazione”, spiega l’astronoma.
Nane brune: Ammassi in collasso o nuclei magnetici?
Le strutture a spirale e le stelle filanti forniscono importanti indizi su come si formano le nane brune. Dopo aver simulato i possibili scenari, i ricercatori li hanno confrontati con i dati dell’osservatorio ALMA. Le grandi strutture potrebbero essere spiegate, ad esempio, da collisioni di ammassi in collasso all’interno di una regione di formazione stellare. Perché ciò avvenga, tali collisioni dovrebbero verificarsi almeno una volta durante la vita dei nuclei in formazione stellare.
“Abbiamo dimostrato, attraverso nuove simulazioni numeriche, che le collisioni innescano il collasso anche di piccoli ammassi per formare nane brune. Le spirali e le stelle filanti di varie dimensioni e morfologie si formano perché le collisioni avvengono lateralmente e non frontalmente”, sostiene il coautore Dimitris Stamatellos della University of Central Lancashire in Inghilterra.
Se questo modello è corretto, implica un processo dinamico di formazione delle nane brune, simile a quello delle stelle simili al Sole, in cui le interazioni caotiche in un ambiente di formazione stellare sono comuni fin dall’inizio.
***
In un altro scenario, le simulazioni hanno mostrato che le strutture osservate corrispondono a un grande (pseudo)disco attorno a una nana bruna molto giovane, dove il (pseudo) disco è stato attorcigliato dalla rotazione del nucleo della nana bruna in presenza di un forte campo magnetico.
Se questo modello è corretto, significa che il campo magnetico gioca un ruolo importante nel processo di formazione della nana bruna.
“Le nostre osservazioni ALMA forniscono una visione unica delle prime fasi di formazione delle nane brune“, sottolinea Riaz. Il confronto tra le osservazioni e i modelli supporta uno scenario di inflazione gravitazionale. che può spiegare l’accrescimento asimmetrico della massa, che si manifesta sotto forma di spirali e di festoni, come si vede intorno alle stelle in formazione. “Di conseguenza,. Ser-emb 16 costituisce un caso unico di nana bruna in fase di formazione stellare”, .precisa il professor Masahiro Machida della Kyushu University in Giappone, anch’egli coautore dello studio.
