Vorrei sapere cos’è il vento T-TAURI e come si spiega la formazione dei forti vortici di gas in seguito al collasso della nube solare primordiale.

T-Tauri è una stella variabile nella costellazione del Toro a 460 anni luce da noi ed è il prototipo di una classe di oggetti che portano il suo nome, spesso associato alla fase finale della formazione di una stella.

T-Tauri, infatti, con la sua età di circa un milione di anni, di fatto è una protostella. Ha una magnitudine apparente che oscilla senza preavviso tra 9,3 e 14 e si trova in un sistema multiplo di tre stelle delle quali due sono visibili solo all’infrarosso; si trova nei pressi della nebulosa a riflessione NGC 1555 alla quale sembrerebbe associata e che quindi potrebbe essere generata dalla protostella stessa.

T-Tauri, perciò, si trova in una fase della formazione stellare compresa tra l’accrescimento della futura stella a partire dal materiale in orbita nella nebulosa “solare” e l’ignizione dell’idrogeno accumulato nel suo nucleo con conseguente forte vento stellare che spazzerà via le polveri residue circostanti.

Per poter rispondere al meglio alla domanda del lettore inizio dalla seconda parte, ritenendo importante avere prima un quadro fisico generale della fase di formazione di una protostella. Ricordo, tuttavia, che stiamo parlando di una teoria, quella dell’evoluzione stellare, all’interno della quale la fase iniziale è nascosta dalle polveri circostanti la nascente stella e per questo motivo spesso si parla di ipotesi anche se supportate da robuste basi scientifiche. Veniamo con ordine.

Quando in qualche punto della nube molecolare si verifica un addensamento di materia assai superiore a quella del mezzo circostante, s’innesca un’instabilità gravitazionale che porta al suo accumulo e relativa condensazione. Le cause di questo evento sono dovute alla compressione di gas caldi di una limitrofa regione HII (idrogeno ionizzato) oppure dal fronte d’urto propagato da una supernova, come sembra essere stato per il nostro Sole.

Se la massa in questa porzione di nebulosa è superiore a quella critica, chiamata “massa di Jeans” e definita dalla relazione:

 
Mj = d – 2(P/G) 3/2
 

(dove d è la densità, P la pressione gassosa e G la costante gravitazionale), allora inizia il collasso e la formazione della protostella. E’ una fase non facile da osservare, ed è spesso individuata per l’emissione di radiofrequenza o la presenza di silhouette oscure più o meno regolari chiamate “Globuli di Bock”.

Va detto che ora la nascente protostella deve affrontare tre problemi: il primo è energetico perché per trasformarsi in una stella stabile dovrà liberare energia gravitazionale; in secondo luogo, ogni nube possiede un momento angolare che si conserva per cui, man mano che avviene il collasso, la rotazione aumenta. Se non ci fosse modo di eliminare questo eccesso di momento angolare, le forze centrifughe arresterebbero il collasso sul piano equatoriale. Infine, sempre nella nube c’anche un campo magnetico, la cui intensità è amplificata dal collasso; anche questo può arrestare il processo sul piano equatoriale.

La possibile struttura di una protostella è descritta nella fig. 1. Il nucleo è la porzione indicata come “core idrostatico”, costituito da gas e la cui evoluzione e più o meno indipendente dagli strati esterni. In questi vi è presente la polvere (evaporata nella fase iniziale) e sono associati al nucleo stesso a un flusso di accumulo di materia.

Fig. 1: Possibile struttura di una protostella

All’interno della cosiddetta “fotosfera della polvere” la temperatura aumenta al diminuire della distanza dal centro per cui le polveri continuano a evaporare (la grafite lo fa a circa 2300 K), quindi il trasporto radiattivo è determinato principalmente dalle proprietà del gas. Questo cade sul core idrostatico che si comporta come un “corpo solido”, per cui si ha un urto di accrescimento che ha l’effetto di dissipare l’energia cinetica della caduta. L’energia di legame gravitazionale viene così irraggiata e tale radiazione deve sfuggire passando attraverso la materia che si sta accumulando. In effetti è intrappolata dallo strato polveri e da questo riemesso efficientemente alla temperatura della fotosfera della polvere. Da questa descrizione è chiaro perché le protostelle dovrebbero essere delle intense sorgenti infrarosse e anche come il primo problema viene risolto. Rimangono gli altri due, per i quali non, invece, c’è una soluzione chiara. Per il momento angolare, una potrebbe derivare dalla formazione di dischi gassosi di accrescimento intorno alla protostella.

Una seconda ipotesi è, tuttavia, assai interessante perché risolverebbe tutti e due in un colpo solo ed è quella rappresentata dalla fig. 2.

Fig.2: Avvolgimento del campo magnetico della protostella ed espulsione dei gas

Si basa sul fatto che gas e polveri sono strettamente legati, e che la nube di gas rotante avvolga le linee di campo magnetico; la sua densità di energia quindi cresce e la forte pressione magnetica genera un’onda d’urto che si muove verso l’esterno, attraverso il plasma in caduta. La pressione magnetica cresce, l’avvolgimento del campo aumenta e, perciò, la conseguente pressione magnetica stessa sarà rilasciata. Il plasma, legato al campo magnetico, sarà quindi espulso lungo l’asse di rotazione dell’oggetto. Questa ipotesi risolve sia il problema del momento angolare, sia quella del campo magnetico e spiegherebbe la presenza dei getti di materia in questi giovani oggetti (credo questi siano i “vortici di gas” della domanda) e anche la presenza di NGC 1555 vicino a T-Tauri.

Per quanto riguarda il vento, non appena la temperatura raggiunge il valore sufficiente perché i nuclei di idrogeno possano vincere la repulsione elettrostatica, si ha l’innesco delle reazione di fusione nucleare di questo in elio, liberando 26 MeV per ogni nucleo di He prodotto. Questa energia, sotto forma di pressione radiattiva, oltre a conferire la luminosità all’astro che si forma, stabilizza anche l’equilibrio con la gravità, andandosi a sommare alla pressione gassosa; essa svolge anche un’intensa azione repulsiva nei confronti del materiale diffuso circostante, generando negli strati superiori della “neostella” imponenti venti corpuscolari (venti T-Tauri, appunto) che, proiettati verso l’esterno, finiscono per ripulire lo spazio adiacente e arrestare ogni ulteriore accumulo di materia. Molti astronomi credono che la struttura del nostro Sistema Solare sia anche dovuta a questa fase che ha “spazzato via” le atmosfere primordiali dei pianeti interni.

Alla fine, si forma attorno alla stella un disco a ciambella con diversa densità e composizione verso le parti più esterne (fig. 3).

Fig. 3: disco a ciambella intorno alla “neostella”

Tutto questo spiegato al meglio delle nostre conoscenze attuali.