Una dettagliata analisi del processo di accrescimento su una stella di pre-sequenza. Pubblicato su A&A lo studio: “Redshifted X-rays from the material accreting onto TW Hydrae: Evidence of a low-latitude accretion spot” di C. Argiroffi
di Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)
Le stelle di pre-sequenza (ancora in contrazione gravitazionale e nel cui nucleo non si sono innestati quei processi nucleari che le alimenteranno per il resto della loro esistenza) sono talvolta circondate da dischi di gas e polveri: i dischi protoplanetari. Queste strutture sono di grande interesse per vari motivi, principalmente perchè costituiscono l’ambiente in cui si formano i sistemi planetari e perchè possono influenzare le prime fasi evolutive della stella attorno cui orbitano. In particolare, la stella centrale può accrescere materiale dal proprio disco fino ad alcuni milioni di anni dopo essersi formata.
Il processo di accrescimento dal disco alla stella centrale è il fenomeno più importante di accoppiamento magnetico stella-disco. Infatti, in prossimità della stella (ossia più vicino di qualche frazione di Unità Astronomica, la distanza media che intercorre tra Terra e Sole, pari a 150 milioni di km) il disco è particolarmente caldo (fino oltre 1000 gradi), con un alto tasso di ionizzazione e di conseguenza un efficace accoppiamento con il campo magnetico della stella. In questa regione il campo magnetico può dominare la dinamica del materiale nel disco, prelevandolo e forzandolo a muoversi lungo percorsi definiti dalle sue linee di campo, facendolo infine precipitare praticamente in caduta libera sulla superficie della stella a velocità di alcune centinaia di km al secondo. Data la grande velocità di caduta, quando il materiale colpisce la superficie della stella e si arresta rapidamente (regione di shock), si riscalda e riscalda anche la regione attorno (accretion hot spot) fino ad alcuni milioni di gradi. A queste temperature, l’emissione di raggi X ed UV diventa significativa.
Dato che non è possibile creare immagini dirette del materiale in accrescimento nemmeno sulle stelle di pre-sequenza più vicine al Sole, come possiamo studiare la dinamica e la geometria del processo di accrescimento? Una delle tecniche possibili consiste nello sfruttare l’effetto Doppler. La luce, in quanto fenomeno ondulatorio, è influenzato dall’effetto Doppler quando la sorgente è in moto rispetto l’osservatore. In questo caso, è in linea di principio possibile osservare l’effetto Doppler sulla radiazione emessa dal gas in accrescimento dopo che questo ha colpito la superficie della stella (regione di post-shock), e da questo misurarne la velocità.
Questa tecnica complessa è applicata con successo per la prima volta nello studio “Redshifted X-rays from the material accreting onto TW Hydrae: Evidence of a low-latitude accretion spot” di C. Argiroffi (Università degli Studi di Palermo), recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Il team internazionale che ha firmato lo studio è riuscito a misurare la velocità del gas a 2-4 milioni di gradi nella regione di post-shock (circa 38 km/s) sulla stella TW Hydrae dall’analisi della sua emissione di raggi X, ed a vincolare per la prima volta la latitudine dell’hot spot tra i 10 ed i 30 gradi. Uno studio che, se applicato ad un campione di stelle ampio, potrà svelare molti segreti delle prime fasi violente dell’evoluzione stellare.
La figura (link) mostra uno schema del processo di accrescimento su TW Hydrae.