News originale in inglese: 1997-04 - Immagini e filmati

  

Spiegata la distruzione dei dischi protoplanetari in Orione

I modelli teorici associati alle osservazioni Hubble delle stelle del Trapezio (appartenenti alla nebulosa di Orione) suggeriscono che i dischi che circondano le giovani stelle del gruppo non possono sopravvivere abbastanza a lungo per poter formare sistemi planetari attorno ad esse. Questo implica che le regioni di formazione stellare rappresentano un ambiente ostile per la formazione dei pianeti. Nel Trapezio, una giovane regione di formazione stellare, si possono osservare i dischi di gas e polveri che evaporano rapidamente a causa della potente radiazione emessa da alcune luminose e massicce stelle centrali. Questa radiazione fotoionizza, riscalda e disperde i gas freddi che circondano le altre stelle. Entro un milione di anni i dischi sono destinati a consumarsi mentre, secondo il modello attualmente più accettato, per poter formare sistemi planetari avrebbero bisogno molto più tempo (da uno a dieci milioni di anni).

Il "core" del Trapezio

Nella regione centrale del Trapezio possiamo vedere le quattro stelle massicce e la pletora di stelle di dimensioni paragonabili al nostro Sole circondate da estese aree di emissione. Il Trapezio si trova al centro della nebulosa di Orione che qui è visibile come una luminosità blu di sottofondo. E’ interessante notare come il materiale che circonda le stelle di tipo solare produca una struttura simile a una cometa con una testa luminosa e una coda che si dispone dalla parte opposta rispetto alle energetiche e massicce stelle centrali.

Il Trapezio si trova appena al di sotto della cintura di Orione. Distante da noi soltanto 1500 anni-luce, è la più vicina regione di formazione stellare che conosciamo. Essa contiene sia stelle di dimensioni paragonabili al nostro Sole, sia stelle molto più massicce. Mentre i telescopi a terra possono osservare soltanto delle estese strutture che circondano le stelle di tipo solare, il Telescopio Spaziale è in grado di produrre immagini di incredibile dettaglio che ci mostrano come queste stelle siano avvolte da dischi circumstellari e immerse in una ambiente di gas diffuso e ionizzato.

dischi protoplanetari in evaporazioneL’immagine in falsi colori rappresenta un sistema di dischi protoplanetari a forma di goccia. In alto a sinistra si vede solo la sagoma di uno di questi dischi che risalta rispetto allo sfondo. In basso a destra c’è un altro di questi dischi. Il disco scuro al centro è disposto quasi di taglio rispetto alla nostra linea di visuale ed ha un diametro all’incirca uguale a quello dell’orbita di Plutone; la sua superficie è in fase di evaporazione. L’ambiente gassoso circostante è stato prodotto proprio da questa evaporazione. Siamo così testimoni della distruzione di un disco protoplanetario causata dall’eccessiva vicinanza delle stelle altamente energetiche che formano il sistema del Trapezio. Se il disco fosse isolato non evaporerebbe e potrebbe rappresentare un ottimo candidato per la formazione di un sistema planetario.

L’idea che queste giovani stelle siano avvolte da dischi in evaporazione fu proposta da Ed Churchwell (University of Wisconsin) basandosi su osservazioni radiotelescopiche. In seguito C. Robert O’Dell (Rice University, Houston, Texas) ipotizzò che i dischi potessero rappresentare stadi iniziali di formazione di sistemi planetari. Questa idea fu confermata dalle osservazioni Hubble e O’Dell li chiamò “proplyds”, un acronimo di disco proto-planetario.

Galleria di proplyds

Una galleria di sistemi di dischi circumstellari appartenenti al Trapezio. I primi quattro oggetti stanno evaporando per la presenza delle quattro stelle massicce centrali; degli ultimi due dischi è visibile solo la forma scura che si staglia sullo sfondo della nebulosa.

 

 

Rimaneva da spiegare la presenza delle nubi diffuse di gas ad alta temperatura che circondano questi dischi.

Johnstone, Hollenbach e Stoerzer (NASA Ames Research Center, California) hanno sviluppato dei modelli teorici che descrivono l’effetto distruttivo che può avere una radiazione ad alta energia sui dischi. Collaborando con il team di John Balley, produssero un modello evolutivo coerente.

Essi ritengono che inizialmente la radiazione provochi sulla superficie del disco una temperatura di 1000 gradi Celsius che produce un fenomeno di evaporazione degli strati superficiali molto simile all’evaporazione che avviene sulla superficie di una massa di acqua calda. Una volta sfuggito dal disco, il gas viene ionizzato e riscaldato a oltre 10.000 gradi C dai fotoni ad altissima energia, producendo le nebulose di emissione che si osservano nelle immagini.

Secondo questo modello teorico i dischi circumstellari perdono, nell’evaporazione, una quantità di materia pari a tre masse solari ogni anno. Il tasso di evaporazione esatto dipende dalle dimensioni del disco e quindi tende a diminuire dato che il disco, evaporando, rimpicciolisce.

Regione del Trapezio

Una immagine completa della regione del Trapezio

 

TrapezioTrapezio

In queste due immagini, la regione centrale del gruppo di stelle del Trapezio con le quattro stelle principali e un certo numero di dischi protoplanetari in fase di evaporazione.

 

Credit: John Bally, Dave Devine e Ralph Sutherland.