Esempi di globuli di Bok. Credito d'immagine: SAAO. Clicca per ingrandire.
Il nostro Sole esiste da quasi cinque miliardi di anni. Nel corso della maggior parte della sua storia, il Sole è praticamente apparso come oggi - una vasta sfera di gas radiante e polvere illuminata a incandescenza dal calore liberato attraverso la fusione dell'idrogeno vicino al suo nucleo. Ma prima che il nostro Sole prendesse forma, la materia doveva essere attinta dal mezzo interstellare (ISM) e compattata in una regione di spazio sufficientemente piccola per passare un equilibrio critico tra ulteriore condensazione e stabilità. Perché ciò avvenisse, si doveva superare un delicato equilibrio tra pressione interna esercitata esternamente e influenza gravitazionale che si muove verso l'interno.
Nel 1947, l'astronomo osservatore di Harvard Bart Jan Bok annunciò il risultato di anni di studio di un importante sottogruppo di gas e polveri freddi spesso associati a nebulosità estesa. Bok ha suggerito che alcuni globuli isolati e distinti che oscurano la luce di fondo nello spazio erano in realtà la prova di un importante stadio preliminare nella formazione di dischi protostellari che porta alla nascita di stelle come il nostro sole.
Dopo l'annuncio di Bok, sono emersi molti modelli fisici per spiegare come i globuli di Bok potrebbero arrivare a formare stelle. Tipicamente, tali modelli iniziano con l'idea che la materia si riunisce in regioni dello spazio in cui il mezzo interstellare è particolarmente denso (sotto forma di nebulosità), freddo e soggetto alla pressione di radiazione delle stelle vicine. Ad un certo punto abbastanza materia può condensarsi in una regione abbastanza piccola che la gravitazione supera la pressione del gas e le punte dell'equilibrio a favore della formazione stellare.
Secondo lo studio "Near Infrared Imaging Survey of Bok Globules: Density Structure", pubblicato il 10 giugno 2005 Ryo Kandori e un team di quattordici altri investigatori "suggeriscono che una sfera quasi critica di Bonner-Ebert caratterizza la densità critica dei globuli senza stelle".
Il concetto di una sfera di Bonner-Ebert nasce dall'idea che un equilibrio di forze può esistere all'interno di una nuvola idealizzata di gas e polvere. Si ritiene che una tale sfera abbia una densità interna costante mantenendo l'equilibrio tra la pressione espansiva causata da gas di una data temperatura e densità e l'influenza gravitazionale della sua massa totale coadiuvata da qualsiasi gas o pressione di radiazione esercitata dalle stelle vicine. Questo stato critico si riferisce al diametro della sfera, alla sua massa totale e alla quantità di pressione generata dal calore latente al suo interno.
La maggior parte degli astronomi ha ipotizzato che il modello Bonner-Ebert - o una sua variante - alla fine si sarebbe rivelato accurato nel descrivere il punto in cui un particolare globulo di Bok attraversa la linea per diventare un disco protostellare. Oggi, Ryo Kandori et al. Hanno raccolto prove sufficienti da una varietà di globuli di Bok per suggerire fortemente che questa nozione sia corretta.
Il team ha iniziato selezionando dieci globuli Bok per l'osservazione basati su dimensioni apparenti ridotte, forma quasi circolare, distanza dalla nebulosità vicina, vicinanza alla Terra (a meno di 1700 LY di distanza) e accessibilità agli strumenti per la raccolta di onde radio e nel vicino infrarosso situati negli emisferi nord e sud. Da un elenco di quasi 250 di tali globuli, sono stati inclusi solo quelli che soddisfano i criteri di cui sopra. Tra quelli selezionati solo uno ha mostrato prove di un disco protostellare. Questo disco ha preso la forma di una fonte puntuale di luce infrarossa rilevata durante un sondaggio all-sky eseguito dall'IRAS (Infrared Astronomy Satellite - un progetto congiunto di Stati Uniti, Regno Unito e Paesi Bassi). Tutti e dieci i globuli si trovavano in regioni ricche di stelle e nebulosità della Via Lattea.
Una volta selezionati i globuli Bok candidati, il team ha sottoposto ciascuno di essi a una serie di osservazioni progettate per determinare la loro massa, densità, temperatura, dimensioni e, se possibile, la quantità di pressione applicata su di loro dall'ISM e dalla luce stellare vicina. Una considerazione importante era capire se vi fossero variazioni di densità in tutto il globulo. La presenza di una pressione uniforme è particolarmente importante quando si tratta di determinare quale di una varietà di modelli teorici è meglio mappato contro la costituzione dei moduli stessi.
Utilizzando uno strumento a terra (l'IRSF di 1,4 metri presso l'Osservatorio astronomico sudafricano) nel 2002 e nel 2003, la luce del vicino infrarosso in tre diverse bande (J, H e K) è stata raccolta da ogni globulo a magnitudo 17 plus. Le immagini sono state quindi integrate e confrontate con la luce proveniente dalla regione delle stelle di sfondo. Questi dati sono stati sottoposti a diversi metodi di analisi per consentire al team di derivare la densità di gas e polvere attraverso ciascun globulo fino al livello di risoluzione supportato dal vedere le condizioni (circa un secondo d'arco). Quel lavoro ha sostanzialmente determinato che ogni globulo mostrava un gradiente di densità uniforme basato sulla sua distribuzione tridimensionale proiettata. Il modello di sfera Bonner-Ebert sembrava un ottimo abbinamento.
Il team ha anche osservato ogni globulo usando il radiotelescopio di 45 metri dell'Osservatorio radio Nobeyama a Minamisaku, Nagano, Giappone. L'idea qui era quella di raccogliere frequenze radio specifiche associate all'eccitato N2H + e C18O. Osservando la quantità di sfocatura in queste frequenze il team è stato in grado di determinare la temperatura interna di ciascun globulo che, insieme alla densità del gas, può essere utilizzata per approssimare la pressione del gas interna a ciascun globulo.
Dopo aver raccolto i dati, sottoposto all'analisi e quantificato i risultati, il team “ha scoperto che più della metà dei globuli senza stelle (7 su 11 fonti) si trovano vicino allo stato critico (Bonner-Ebert). Pertanto, suggeriamo che una sfera quasi critica di Bonner-Ebert caratterizza la struttura a densità tipica dei globuli senza stelle. " Inoltre, il team ha stabilito che tre globuli Bok (Coalsack II, CB87 e Lynds 498) sono stabili e chiaramente non in fase di formazione stellare, quattro (Barnard 66, Lynds 495, CB 161 e CB 184) sono in bilico vicino alla stalla Bonner- Stato di Ebert ma tendente alla formazione stellare basata su quel modello. Infine, i restanti sei (FeSt 1-457, Barnard 335, CB 188, CB 131, CB 134) si stanno chiaramente muovendo verso il collasso della gravitazione. Quelle sei "star in the making" includono globuli CB 188 e Barnard 335 già noti per possedere dischi protostellari.
In qualsiasi giorno relativamente senza nuvole non ci vuole molto in termini di strumentazione per dimostrare che un "Bok globule" davvero unico e importante esistente circa 5 miliardi di anni fa è riuscito a ribaltare le scale e diventare una stella nel processo decisionale. Il nostro Sole è la prova infuocata che la materia - una volta adeguatamente condensata - può iniziare un processo che porta a nuove straordinarie possibilità.
Scritto da Jeff Barbour
