Le prime stelle dell'Universo non erano così solitarie come si pensava finora. Un nuovo studio suggerisce infatti che potrebbero essersi formate numerose stelle quando i dischi gassosi di accrescimento si ruppero durante la fase di formazione.
Questi sono i risultati degli studi effettuati con l'ausilio di simulazioni al computer da parte dei ricercatori dell'Osservatorio dell'Università di Heidelberg per Astronomia con i colleghi del Max Planck Institute for Astrophysics di Garching e l'Università del Texas a Austin (USA).
I risultati del gruppo, appena pubblicati sulla rivista Science, aprono nuovi scenari sulla formazione delle prime stelle dopo il Big Bang.
Le stelle si evolvono da nubi di gas cosmico in una battaglia feroce e complesso tra la gravità e la pressione interna. La densità del gas aumenta a causa della sua attrazione gravitazionale. Questo fa sì che il gas si surriscalda e di conseguenza la pressione aumenta, arrestando il processo di compressione si ferma. Se il gas riesce a sbarazzarsi dell'energia termica, la compressione può continuare e una nuova stella è nasce. Questo processo di raffreddamento funziona particolarmente bene se il gas contiene elementi chimici come il carbonio o l'ossigeno.
Le stelle che si formano in questo processo sono normalmente di massa ridotta, come il nostro Sole. Ma nell'Universo primordiale questi elementi dovevano ancora ad emergere e il gas primordiale cosmico non poteva raffreddarsi molto bene. Pertanto, la maggior parte dei modelli teorici prevedono che le masse delle stelle primordiali erano circa un centinaio di volte superiori a quella del Sole.
Heidelberg e l'astrofisico Dr. Paul Clark e i suoi colleghi hanno studiato questi processi con l'ausilio di simulazioni al computer ad altissima risoluzione. I loro risultati indicano che questa semplice immagine deve essere rivista e che l'Universo primordiale non era popolato solo da enormi stelle solitarie. Il motivo è che la fisica di base dei dischi di accrescimento stellare accompagna la nascita delle stelle da molto prima.
Il gas dal quale si forma una nuova stella costruisce anzitutto una struttura protostellare, e solo in seguito all'attrito interno altro gas può continuare a fluire verso la stella Se più di massa viene immessa in questo disco verso l'interno, esso diventa instabile e si rompe in più frammenti. Così, invece di formare una sola stella al centro, da vita ad un gruppo di numerose stelle e le distanze tra alcune di esse possono essere molto ridotte, anche come quella tra la Terra e il Sole.
Secondo il Dr. Clark, questa realizzazione apre nuove emozionanti vie per rilevare la presenza delle prime stelle dell'Universo. Nelle fasi finali della loro vita, le binarie o più sistemi stellari sono in grado di produrre raffiche intense di raggi X o raggi gamma. Le future missioni spaziali hanno come programma specifico l'indagine di tali esplosioni avvenute nell'Universo primordiale. E ipotizzabile anche che alcune delle stelle primordiali possano essere state catapultate fuori dal loro gruppo di nascita attraverso le collisioni con i loro vicini prima che fossero in grado di accumulare una grande quantità di massa. A differenza di quelle a breve durata, le stelle di grande e piccola massa, possono sopravvivere per miliardi di anni. "Curiosamente," dice il Dott. Clark, "alcune stelle primordiali di piccola massa possono anche essere sopravvissute fino ai giorni nostri, permettendoci di sondare le prime fasi della formazione stellare e delle galassie nel nostro vicinato cosmico".
Il Dr. Simon Glover e il Dr. Rowan Smith, con il dottor Paul Clark sono un membri del gruppo di ricerca sulla formazione stellare guidato dal Prof. Dr. Ralf Kleßen presso il Centro di Heidelberg per l'astronomia. Sono stati coinvolti nella ricerca il Dr. Thomas dolore del Max Planck Institute for Astrophysics (Garching) e il Prof. Dr. Volker Bromm della University of Texas. Questa ricerca è stata finanziata dalla Fondazione Baden-Württemberg, come parte del programma di primo livello internazionale di ricerca. Un ulteriore sostegno è venuto dal fondo innovazione FRONTIER dell'Università di Heidelberg e della Research Foundation, la National Science Foundation, e la NASA.
Nella foto in alto abbiamo la simulazione del disco di accrescimento che circonda la stella centrale nata di recente. Ben visibili sono le braccia a spirale della maggiore densità del gas che si frammenta per dar vita a stelle secondarie. I colori blu indicano una bassa densità, il colore rosso indica invece le regioni ad alta densità. La barra di scala indica una lunghezza di 30 Unità Astronomiche, dove 1 Unità Astronomica, corrisponde alla distanza tra la Terra e il sole. (Credit: Star Formation Research Group, per gentile concessione dell'Università di Heidelberg).
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