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Per molto tempo, gli scienziati hanno capito che le stelle si formano quando la materia interstellare all'interno di gigantesche nuvole di idrogeno molecolare subisce un collasso gravitazionale. Come mantengono le nuvole di gas e polvere che alimentano la loro crescita senza spazzare via tutto? Il problema, tuttavia, risulta essere meno misterioso di quanto sembrasse una volta. Uno studio pubblicato questa settimana sulla rivista Science mostra come la crescita di una stella massiccia possa procedere nonostante la pressione di radiazione che fluisce verso l'esterno che supera la forza gravitazionale che tira il materiale verso l'interno.
Le nuove scoperte spiegano anche perché le stelle massicce tendono a verificarsi in sistemi binari o multipli, ha affermato l'autore principale Mark Krumholz, assistente professore di astronomia e astrofisica all'Università della California, Santa Cruz. Co-autori sono Richard Klein, Christopher McKee e Stella Offner di UC Berkeley e Andrew Cunningham del Lawrence Livermore National Laboratory.
La pressione di radiazione è la forza esercitata dalla radiazione elettromagnetica sulle superfici che colpisce. Questo effetto è trascurabile per la luce ordinaria, ma diventa significativo negli interni delle stelle a causa dell'intensità della radiazione. Nelle stelle massicce, la pressione delle radiazioni è la forza dominante che contrasta la gravità per prevenire l'ulteriore collasso della stella.
"Quando applichi la pressione di radiazione da una stella massiccia al gas interstellare polveroso attorno ad essa, che è molto più opaco del gas interno della stella, dovrebbe esplodere la nuvola di gas", ha detto Krumholz. Studi precedenti hanno suggerito che la pressione delle radiazioni spazzerebbe via le materie prime della formazione stellare prima che una stella possa crescere molto più grande di circa 20 volte la massa del Sole. Eppure gli astronomi osservano stelle molto più massicce di così.
Il team di ricerca ha impiegato anni a sviluppare complessi codici informatici per simulare i processi di formazione stellare. In combinazione con i progressi della tecnologia informatica, il loro ultimo software (chiamato ORION) ha permesso loro di eseguire una simulazione tridimensionale dettagliata del collasso di un'enorme nuvola di gas interstellare per formare una stella massiccia. Il progetto ha richiesto mesi di tempo di elaborazione presso il Supercomputer Center di San Diego.
La simulazione ha mostrato che mentre il gas polveroso collassa sul nucleo crescente di una stella massiccia, con la pressione della radiazione che spinge verso l'esterno e la gravità che attira il materiale, si sviluppano instabilità che si traducono in canali in cui le radiazioni soffiano attraverso la nuvola nello spazio interstellare, mentre il gas continua a cadere verso l'interno attraverso altri canali.
"Puoi vedere le dita di gas che cadono e la radiazione tra quelle dita di gas", ha detto Krumholz. "Questo dimostra che non hai bisogno di meccanismi esotici; stelle massicce possono formarsi attraverso processi di accrescimento proprio come le stelle a bassa massa. "
La rotazione della nuvola di gas mentre collassa porta alla formazione di un disco di materiale che si nutre della "protostar" in crescita. Il disco è gravitazionalmente instabile, tuttavia, causando la formazione di una serie di piccole stelle secondarie, la maggior parte delle quali finisce per scontrarsi con il protostar centrale. Nella simulazione, una stella secondaria divenne abbastanza grande da staccarsi e acquisire il proprio disco, diventando una grande stella compagna. Una terza piccola stella si formò e fu espulsa in un'orbita ampia prima di ricadere e fondersi con la stella primaria.
Quando i ricercatori hanno interrotto la simulazione, dopo aver permesso che si evolvesse per 57.000 anni di tempo simulato, le due stelle avevano masse di 41,5 e 29,2 volte la massa del Sole e si stavano circondando in un'orbita abbastanza ampia.
"Ciò che si è formato nella simulazione è una configurazione comune per stelle enormi", ha detto Krumholz. “Penso che ora possiamo considerare il mistero di come le stelle massicce sono in grado di formare per essere risolte. L'età dei supercomputer e la capacità di simulare il processo in tre dimensioni hanno reso possibile la soluzione. "
Fonte: UC Santa Cruz
