Fisica unica per la frammentazione di una nube
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A fronte di un modello semplice come quello di Jeans che acquisisce valore universale su tutte le scale, il disco di accrescimento delle protostelle non sembra grande come le attese


Fonte http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201834064


Nubi e formazione stellare
Nubi e formazione stellare

La frammentazione di una vasta nube di gas in densi nuclei dai quali si formeranno ammassi stellari è stata osservata in gran dettaglio dalle antenne di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). La frammentazione, secondo gli astronomi, deriva dalla combinazione di pressione della nube e gravità della stessa. Ruoli più modesti sono invece giocati dai campi magnetici e dalle turbolenze, fattori che invece - fino a oggi - erano presi in forte considerazione.

Ci si è sempre chiesti, tuttavia, se i meccanismi che inducono alla frammentazione in presenza di nascita di stelle massicce siano gli stessi che originano la frammentazione nel caso di stelle minori. Su larga scala, la formazione stellare coinvolge nubi molecolari giganti consistenti principalmente di idrogeno e la cui estensione può andare da poche dozzine fino a centinaia di anni luce di diametro. In queste nubi si formano addensamenti più compatti di pochi anni luce di dimensione e all'interno di questi si generano più nuclei la cui dimensione va da un quinto a un anno luce. In ciascun nucleo può nascere una stella o un sistema stellare. Tutte le stelle prodotte nei nuclei di un singolo addensamento danno vita a un ammasso aperto .

La frammentazione a diverse scale dipende dai meccanismi che si presentano: il modello più semplice vede un gas la cui pressione dipende da temperatura e densità. In una nube di gas semplificata, a densità ipotizzata costante, la pressione deve essere abbastanza forte da bilanciare la forza di gravità anche al centro della nube. Con queste condizioni la massa della nube ha un limite oltre il quale è destinata a frammentarsi e collassare (limite di Jeans).

Questi parametri sono però pochi rispetto a quanto presente in natura e modelli più complessi introducono meccanismi come la turbolenza del gas e i campi magnetici, fattori che variano le condizioni di stabilità di una nube incrementando le scale dei diversi tipi di frammentazione. 
Per venire a capo della questione è stata studiata la regione di formazione stellare G351.77-0.54 nello Scorpione, zona di frammentazione in atto già osservata ma mai in dettaglio tale da evidenziare i processi a piccola scala. 
Su questo è stato fondamentale l'apporto di ALMA e delle sue 66 radioantenne, per giungere a una risoluzione di 20 milliarcosecondi, dieci volte migliore rispetto al passato e in grado di mostrare dettaglio fino a 50 UA. Le osservazioni hanno mostrato come siano sufficienti - a tutte le scale - i parametri di James Jeans, quindi temperatura e pressione, senza dover aggiungere modelli più complessi. La stessa fisica provvede alla frammentazione a tutti gli stadi osservati, e la semplicità è sempre ben accolta dalla comunità scientifica. 

Ciò che ha lasciato stupiti è il dettaglio della protostella nascente, che ci si aspetta circondata da un disco di accrescimento di gas in caduta che va ad aumentare la massa dell'oggetto in formazione. Oltre al disco ci si aspettano getti di gas ionizzato indotti dal campo magnetico del materiale stesso. ALMA ha consentito di osservare la chiara firma fornita dai getti ma il disco di accrescimento è risultato probabilmente molto più ridotto del previsto, il che rappresenta una nuova sfida per i modelli.