FU Orionis: svelato il mistero dell’eruzione stellare

Le recenti osservazioni di FU Orionis effettuate dal radiotelescopio Atacama Large Millimeter Array (ALMA), hanno portato a una scoperta rivoluzionaria che illumina i processi di formazione stellare e planetaria. I ricercatori hanno scoperto che un flusso di gas del passato in accrescimento gravitazionale è la causa di un’improvvisa esplosione di luminosità in questa giovane stella.

Il sistema binario FU Orionis e lo streamer di accrescimento appena scoperto. L'impressione di questo artista mostra lo streamer che alimenta costantemente la massa dall'involucro al sistema binario. Credito: NSF/NRAO/S. Dagnello
Il sistema binario FU Orionis e lo streamer di accrescimento appena scoperto. L’impressione di questo artista mostra lo streamer che alimenta costantemente la massa dall’involucro al sistema binario. Credito: NSF/NRAO/S. Dagnello

FU Orionis: osservazioni rivoluzionarie con ALMA

Le osservazioni di ALMA hanno rivelato la presenza di un disco di gas e polveri che circonda FU Orionis. Questo disco è in rotazione attorno alla stella a un ritmo accelerato, indicando che il materiale sta cadendo sulla stella stessa sotto l’influenza della gravità.

Questo flusso di gas in accrescimento provoca un attrito e un riscaldamento intensi, che generano l’enorme quantità di energia responsabile dell’improvvisa luminosità della stella.

Questa scoperta rivoluzionaria ha profonde implicazioni per la nostra comprensione della formazione stellare e planetaria. Dimostra che l’accrescimento gravitazionale gioca un ruolo cruciale nel determinare la luminosità e l’evoluzione delle giovani stelle. Inoltre, la presenza di un disco di gas e polveri attorno a FU Orionis suggerisce che questo sistema stellare giovane potrebbe essere in procinto di formare pianeti.

Questo rappresenta la prima volta che viene osservata direttamente una tale evidenza di accrescimento gravitazionale che innesca un evento di luminosità in una stella giovane. In precedenza, la natura di questi eventi era rimasta un mistero.

Nella costellazione di Orione, un gruppo di stelle peculiari ha finalmente rivelato i suoi segreti. FU Orionis, un sistema stellare doppio, è balzato agli onori della cronaca astronomica nel 1936, quando la stella centrale ha subito un improvviso aumento di luminosità di ben 1.000 volte superiore rispetto alla sua normale magnitudine. Un comportamento simile, tipico delle stelle in fase di morte, era del tutto inaspettato in una stella giovane come FU Orionis.

Questo fenomeno anomalo ha dato vita a una nuova classe di stelle, denominate FUor, proprio in onore di FU Orionis. Le stelle FUor si caratterizzano per improvvisi picchi di luminosità, eruzioni che le fanno brillare intensamente per poi affievolirsi di nuovo nel corso di molti anni.

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Svelato il mistero di FU Orionis

Oggigiorno è chiaro che questo splendore effimero deriva dall’assorbimento di energia dall’ambiente circostante da parte delle stelle, un processo noto come accrescimento gravitazionale, la forza primaria che modella stelle e pianeti. Tuttavia, il meccanismo esatto e le cause di questo fenomeno sono rimaste avvolte nel mistero, fino a quando un team di astronomi ha utilizzato ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) per svelare i segreti di FU Orionis.

Antonio Hales, vicedirettore del Centro regionale ALMA nordamericano, scienziato dell’Osservatorio nazionale di radioastronomia e autore principale di questa ricerca, ha spiegato: “FU Orionis divora materiale da quasi 100 anni per continuare la sua eruzione. Abbiamo finalmente trovato una risposta al modo in cui queste giovani stelle in esplosione ricostituiscono la loro massa. Per la prima volta abbiamo prove osservative dirette del materiale che alimenta le eruzioni”.

Le osservazioni di ALMA hanno rivelato un lungo e sottile flusso di monossido di carbonio che cade su FU Orionis. Questo gas non sembrava avere abbastanza carburante per sostenere l’attuale esplosione. Si ritiene invece che questo flusso di accrescimento sia un residuo di una struttura precedente, molto più grande, caduta in questo giovane sistema stellare.

Hales ha dichiarato: “È possibile che l’interazione con un flusso di gas più grande in passato abbia reso il sistema instabile e innescato l’aumento di luminosità”.

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FU Orionis svela i processi della formazione stellare

Gli astronomi hanno utilizzato diverse configurazioni di antenne ALMA per catturare i diversi tipi di emissioni provenienti dalla FU Orionis e rilevare il flusso di massa nel sistema stellare. Hanno inoltre combinato nuovi metodi numerici per modellarela stessa come uno streamer di accrescimento e stimarne le proprietà.

Aashish Gupta, Ph.D. candidato all’Osservatorio Europeo Australe (ESO) e coautore di questo lavoro, che ha sviluppato i metodi utilizzati per modellare lo streamer di accrescimento, ha spiegato: “Abbiamo confrontato la forma e la velocità della struttura osservata con quella prevista da una scia di gas in caduta, e i numeri avevano senso”.

Sebastián Pérez dell’Università di Santiago del Cile (USACH), direttore del Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS) in Cile e coautore di questa ricerca, ha aggiunto: “La gamma di scale angolari che siamo in grado di esplorare con un singolo strumento è davvero notevole. ALMA ci ha offerto una visione completa delle dinamiche della formazione di stelle e pianeti, che va dalle grandi nubi molecolari in cui nascono centinaia di stelle, fino alle scale più familiari dei sistemi solari”.

Queste osservazioni hanno rivelato anche un deflusso di monossido di carbonio a lento movimento da FU Orionis. Questo gas non è associato all’esplosione più recente. È invece simile ai deflussi osservati attorno ad altri oggetti protostellari. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal.

Hales ha concluso: “Capendo come sono fatte queste peculiari stelle FUor, stiamo confermando quello che sappiamo su come si formano le diverse stelle e i pianeti. Crediamo che tutte subiscano eventi di esplosione. Queste esplosioni sono importanti perché influenzano la composizione chimica dei dischi di accrescimento attorno alle stelle nascenti e ai pianeti che eventualmente formeranno. Abbiamo iniziato a studiare FU Orionis sin dalle prime osservazioni di ALMA nel 2012, è affascinante avere finalmente delle risposte”.

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