Alma descoperă un "cocon" fierbinte în jurul unei protostele

O echipă internațională de cercetători condusă de Takeshi Sakai de la Universitatea de Electro-Comunicații din Japonia a observat norul interstelar întunecat G34.43+00.24 MM3 din constelația Aquila (Vulturul) cu ALMA (Atacama Large Milimeter Array) și a descoperit o stea în formare înconjurată de un nor cald de dimensiuni mari.

Acest nor este de aproximativ 10 ori mai mare decât cei observați în jurul unor stele tipice de masă solară aflate în formare. Norii moleculari calzi din jurul stelelor aflate în formare se numesc "miezuri calde" și au o temperatură de -160 de grade Celsius, cu 100 de grade mai calde decât norii moleculari obișnuiți. Mărimea ridicată a miezului cald descoperit de ALMA arată că mult mai multă energie e emisă de steaua centrală decât de o stea normală de masa Soarelui. Acest lucru ar putea fi datorat unei rate mai mari de acumulare a masei în centru sau a multiplicității stelei centrale. Acest rezultat indică faptul că procesele de formare a stelelor sunt mai diverse decât s-a crezut vreodată. Acest rezultat a fost publicat în Astrophysical Journal pe 20 septembrie 2013.

Protostea (impresie artist)

Stelele sunt formate în norii de praf și gaz foarte reci (-260 de grade Celsius). Norii întunecați în infraroșu (IRDC) sunt regiuni dense ale acestor nori și se crede că din aceștia se formează roiurile de stele. Deoarece majoritatea stelelor se formează ca membri ai acestor roiuri, investigarea IRDC-urilor are un rol crucial în dezvoltarea unei înțelegeri complete a proceselor de formare ale stelelor.

O stea în formare este înconjurată de norul natal de gaz și praf, iar norul este încălzit din interior. Temperatura centrală a unora, dar nu a tuturor, acestor nori ajunge până la -160 de grade Celsius. Temperatura acestor miezuri calde s-ar putea să nu fie ridicată pe Pământ, dar este destul de ridicată pentru un nor cosmic. Înăuntrul miezurilor calde, diferite molecule, inițial blocate în mantaua de gheață a particulelor de praf, sublimează. Molecule organice precum metanolul (CH3OH), cianura de etil (CH3CH2CN) și metanoat de metil (HCOOCH3) sunt abundente în miezurile calde.

Stânga: Imagine în infraroşu a IRDC MM3 realizată cu satelitul NASA MSX. Dreapta: Imagine ALMA a protostelei în MM3

Cercetătorii au descoperit că linia spectrală a metanolului molecular este puternică, însemnând că metanolul este abundent. O investigație amănunțită arată că temperatura gazului de metanol este -140 de grade Celsius. Aceasta indică faptul  că MM3 conține o stea în formare înconjurată de un miez cald. Mărimea miezului cald este de până la 800 de ori 300 de unități astronomice (ua, 1 unitate astronomică este egală cu distanța medie de la Pământ la Soare sau 150 de milioane de kilometri). Mărimea tipică a miezurilor calde în jurul stelelor tinere din jurul stelelor de masă redusă este de la câteva zeci de ua până la o sută de ua, deci miezul cald din MM3 este excepțional de mare. Sakai spune: "Grație senzitivității ridicate și a rezoluției spațiale, ne trebuie doar câteva ore pentru a descoperi o stea în formare necunoscută anterior. Acesta este un pas important spre a înțelege formarea stelelor în regiuni în care se formează roiuri".

Echipa a mai observat emisia radio de la moleculele de carbon sulfurat (CS) și monoxid de siliciu (SiO) pentru a pune în evidență structura detaliată a emisiei de gaz a stelei centrale. Viteza gazului este de 28 km/s și mărimea este de 4400 ua. Pe baza acestor valori, echipa a calculat că vârsta emisiei de gaz este de doar 740 de ani. Deși emisiile de gaz sunt des întâlnite în jurul protostelelor, emisii atât de tinere ca și cea din MM3 sunt rare. În rezumat ALMA descoperă că protosteaua din MM3 este nu doar foarte tânără ci și un miez cald gigantic.

De ce este miezul cald din MM3 atât de mare? Pentru a încălzi un volum mare de gaz, steaua tânără ar trebui să emită mai multă energie decât stelele tipice. Protostelele produc emisie transformând energia gravitațională a materiei care cade în energie termică. Mărimea considerabilă a miezului cald din MM3 posibil să fie datorată unei rate de acreție mai mare decât a fost văzută vreodată. Cealaltă posibilitate este că două sau mai multe protostele se află în miezul cald. Echipa de cercetare nu a ajuns la o concluzie cu privire la explicația pentru aceste observații. "Rezoluția spațială a ALMA se va îmbunătăți mult în viitorul apropiat", spune Sakai. "Atunci multe detalii ale materiei care cade spre protostea vor putea să fie văzute și acest lucru ne va ajuta să rezolvăm misterul din spatele diversității formării stelelor."