Braços en espiral en formació al voltant d'una estrella gegant

Clic per engrandir. Aquesta és la primera vegada que els astrònoms observen la formació de braços espirals al voltant d'una protoestrella. Crèdit: Oleg, Adobe Stock

El 2019, els astrònoms van descobrir una protoestrella gràcies a les emissions de microones del seu disc d'acreció. Quatre anys després, el mateix equip va aconseguir definir els patrons d'aquest disc: s'hi han format braços espirals!

La vida i la mort d'una estrella i els seus planetes Aquest vídeo amb animacions recorre les principals etapes del naixement i la vida d'una estrella semblant al Sol, envoltada d'una processó planetària fins a la seva mort, en reprendre el cas del sistema solar. Podem distingir set etapes ja cobertes o que resten per cobrir en el seu cas, com mostren les imatges sintètiques amb comentaris en anglès.

Quatre anys abans, estranyes emissions van detectar màsers, procedents de la protoestrella a 22.000 anys llum de distància. Corresponent a la radiació provocada per l'emissió estimulada com passa amb els làsers, aquests màsers es troben al rang de microones i són testimonis dels esdeveniments astrofísics particulars. Aquesta vegada, l'origen es va identificar gràcies a la longitud d'ona de l'emissió màser corresponent a la molècula d'etanol, que és característic de les regions de formació estel·lar.

Aquestes emissions són rares, perquè els núvols moleculars que envolten les estrelles nadons absorbeixen la majoria dels raigs de llum i impedeixen l'observació del procés. Així, els astrònoms van poder caracteritzar la protoestrella el 2020, i després mirar-hi enrere fins avui, quan s'acaba de publicar un nou estudi a Nature Astronomy. Un equip internacional d'investigadors demostra un descobriment inesperat, basat en observacions fetes amb 25 radiotelescopis a 10 països: el disc d'acreció de l'estrella amb forma de quatre braços espirals!

Clic per engrandir. Les protoestrelles es formen en núvols moleculars densos i freds. Aquí, L1527, representat en aquesta imatge de la càmera d'infraroig proper amb l'instrument NIRCam del telescopi espacial James Webb de la NASA, es veu incrustat en un núvol de matèria que alimenta el seu creixement. Crèdit: NASA, ESA, ASC i STScl, J. DePasquale, A. Pagan i A. Koekemoer (STScI)

Els braços espirals s'estenen fins a 900 UA des de l'estrella

Anomenada G358.93-0.03-MM1, la protoestrella ja ha arribat a les vuit masses solars i encara no ha completat la seva fase d'acreció de matèria. Això és el que explica les emissions màser, subratlla l'estudi. En efecte, en el cas de masses elevades, es produeixen brots de creixement molt curts i intensos, anomenats arrencades d'acreció. Un procés molt energètic, que després pot donar lloc a impulsos tèrmics, que exciten els màsers.

Durant el mapejat aquestes ones de calor que els investigadors van identificar una estructura en espiral; quatre braços que s'estenen entre 50 UA i 900 UA (una Unitat Astronòmica equival a la distància Terra-Sol, o 150 milions de quilòmetres). Segons els investigadors, es deuen a inestabilitats gravitatòries, causades per l'alta massa de la protoestrella. Poden provocar la fragmentació del disc d'acreció i la formació de braços espirals. "Sempre hem suposat que els braços espirals hi eren, però mai no hi ha hagut un enfocament observacional capaç de revelar-los fins ara", explica RA Burns en un article per a Physics World, primer autor de l'estudi.

Clic per engrandir. Els 4 braços espirals identificats pels investigadors al voltant de la protoestrella G358-MM1. Crèdit: RA Burns et al. 2023, Nature Astronomy

Sabem més sobre la formació d'estrelles massives

Segons els investigadors, aquests braços espirals també podrien explicar alguns misteris no resolts al voltant de la formació d'estrelles massives; aquests representen menys del 1% de les estrelles, mentre que les més comuns són les nanes vermelles, amb menys d'una massa solar. Però sense saber per què. "Hi ha hagut una escola de pensament que la formació d'estrelles de massa elevada ha de ser totalment diferent de la de les estrelles amb poca massa", diu RA Burns. "Però el que generalment trobem amb el temps és que no hi ha molta diferència".

"La principal diferència és que les estrelles de massa elevada produeixen molta més radiació, són molt més calentes, de manera que generalment empenyen contra l'acreció", continua. De fet, la pressió de radiació dins de l'estrella podria superar les forces d'acreció i bloquejar el procés d'acumulació de matèria. Però la protoestrella amb braços espirals demostra així que el fenomen segueix sent possible!

Ho he vist aquí.