Accrescimento e dispersione dei dischi protoplanetari. Pubblicato su A&A lo studio: “X-shooter spectroscopy of young stars with disks. The TW Hydrae association as a probe of the final stages of disk accretion” di L. Venuti (Eberhard Karls Universität/Cornell University/NASA)
Alla sola distanza di 160 anni luce circa, l’associazione stellare di TW Hydrae è un riferimento importante per lo studio delle stelle di pre-sequenza e l’evoluzione dei dischi protoplanetari. Le stelle di pre-sequenza sono stelle giovani (pochi milioni di anni di età), ancora in fase di contrazione gravitazionale e non alimentate da reazioni termonucleari. Molte di loro sono circondate da un disco di gas e polveri, chiamato “disco protoplanetario”, che veicola l’accrescimento di gas sulla stella e da cui eventualmente si possono formare sistemi planetari. Tipicamente, i dischi si disperdono in meno di 10 milioni di anni, e smettono di accrescere gas sulla stella centrale in meno di 3 milioni di anni.
Le stelle in TW Hydrae hanno tra i 5 ed i 10 milioni di anni, per cui i loro dischi sono nella fase finale della loro evoluzione, ed il processo di accrescimento in via di esaurimento. Per studiare lo stato fisico dei dischi protoplanetari in questa associazione stellare, l’astronoma Laura Venuti (astronoma palermitana attualmente al NASA Ames Research Center in California, USA) ha analizzato gli spettri di 11 stelle con disco protoplanetario associate a TW Hydrae, più una stella priva di disco e due stelle la cui appartenenza all’associazione è dubbia. Gli spettri sono stati ottenuti con lo spettrografo X-Shooter, montato sul Very Large Telescope dell’European Southern Observatory, come parte del Tempo di Osservazione Garantito ad INAF come membro del consorzio che ha finanziato lo strumento. X-Shooter è uno strumento unico per lo studio di stelle giovani con dischi, i cui spettri coprono una banda dello spettro elettromagnetico molto ampia che va approssimativamente dalla banda U (300 nm) al vicino infrarosso (2480 nm). Questo permette, ad esempio, sia di ottenere contemporaneamente le proprietà stellari e studiare il fenomeno di accrescimento dallo spettro ottico, che studiare le proprietà dei dischi, la cui emissione domina il vicino infrarosso.
Il team guidato da L. Venuti ha osservato righe spettrali tipiche del fenomeno di accrescimento in ben il 70% delle stelle studiate. Considerando tutti i membri dell’associazione, questo implica una frazione di stelle con accrescimento totale del 13%-17%. Inoltre, in circa un terzo delle stelle sono state osservate caratteristiche spettrali dovute a venti emessi dalla superficie dei dischi ed in un caso anche ad un jet protostellare (un jet di plasma caldo altamente collimato che tipicamente caratterizza le stelle più giovani con accrescimenti intensi). Questi dati indicano una popolazione di stelle in accrescimento e dei tassi di accrescimento tipici in TW Hydrae maggiore di quella di altre associazione ed ammassi stellari con età maggiore di 5 milioni di anni. Lo studio dimostra quindi che in ambienti adatti i dischi protoplanetari possono accrescere gas sulla stella centrale per tempi maggiori di quelli tipicamente assunti (meno di tre milioni di anni). I risultati sono pubblicati nello studio: “X-shooter spectroscopy of young stars with disks. The TW Hydrae association as a probe of the final stages of disk accretion“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics, ed a cui ha partecipato anche l’astronoma C. Argiroffi dell’Università degli Studi di Palermo ed INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura (link) mostra la relazione osservata per le stelle di TW Hydrae tra la massa della stella ed il tasso di accrescimento dal disco alla stella, in unità di masse solari per anno, confrontato con quanto osservato in altre stelle giovani.
