Accurate proper motions of the protostellar system VLA1623-2417

Immaginate il cielo notturno non come un dipinto statico, ma come una frenetica pista da ballo cosmica dove le stelle nascono, ruotano e, a volte, si scontrano tra loro. Per capire come queste famiglie stellari si formino ed evolvano, gli astronomi devono tracciare i loro movimenti con un'incredibile precisione. Questa è la scienza dell'astrometria, l'arte di misurare esattamente dove si trovano le cose e quanto velocemente si muovono attraverso il cielo. Pensate a questo come a cercare di capire se due auto su un'autostrada stiano guidando l'una verso l'altra, allontanandosi l'una dall'altra o semplicemente procedendo nella stessa corsia, scattando fotografie delle loro posizioni a distanza di anni. Per le stelle neonate più giovani e nascoste — chiamate protostelle — questo è particolarmente complicato perché sono avvolte in spessi involucri di polvere che bloccano la luce visibile. Per vedere attraverso la nebbia, gli astronomi utilizzano enormi radiotelescopi che agiscono come occhi super-potenziati, ascoltando le onde radio emesse da queste neonate. Tracciando questi minuscoli movimenti per decenni, gli scienziati possono capire le forze invisibili, come la gravità, che stanno attirando queste stelle l'una verso l'altra o scagliandole via, aiutandoci a comprendere la caotica nursery dove potrebbe aver vissuto anche il nostro Sole.

In un nuovo studio, un team di astronomi ha gettato un lungo e attento sguardo su una famosa famiglia cosmica chiamata VLA 1623–2417. Questa non è solo una singola stella neonata; è un complesso sistema quadruplo, il che significa che ha quattro componenti distinte che interagiscono in un tango gravitazionale serrato. Il sistema si trova a circa 137,3 parsec di distanza (circa 448 anni luce) in una nube di gas e polvere nota come nucleo di Ophiuchi A. La famiglia consiste in una coppia binaria stretta (due stelle che orbitano vicine l'una all'altra, chiamate Aa e Ab), una terza stella (B) che orbita attorno a loro a una certa distanza, e un quarto membro (W) che si trova un po' più a ovest.

I ricercatori, guidati da Ricardo Hernández Garnica, hanno deciso di giocare il ruolo del detective con un enorme archivio di dati. Hanno raccolto 37 diverse osservazioni effettuate in un arco di circa 34,5 anni utilizzando alcuni dei radiotelescopi più potenti al mondo: il VLA (Very Large Array) e l'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), insieme a dati più vecchi provenienti dai radiotelescopi SMA e BIMA. Ricucendo questi scatti fotografici, hanno creato un film ad alta definizione del movimento del sistema, permettendo loro di misurare i "movimenti propri" — la velocità e la direzione effettiva con cui ogni stella si muove attraverso il cielo — con una precisione senza precedenti.

Ecco cosa hanno scoperto, suddiviso per i membri della famiglia:

La Coppia Serrata (Aa e Ab)
La coppia più interna, Aa e Ab, è separata da soli 30 unità astronomiche (au) — una distanza approssimativamente pari alla dimensione del nostro intero sistema solare. Lo studio ha rivelato che stanno sicuramente orbitando l'una attorno all'altra. Tuttavia, poiché il team disponeva solo di circa 11 anni di dati su questa specifica coppia, ha catturato solo una minuscola fetta della loro orbita (come guardare un'auto che passa davanti a casa vostra per 10 secondi e cercare di indovinare il tempo di un giro completo). Sebbene possano vedere le stelle muoversi, non possono ancora calcolare con certezza assoluta la massa esatta delle stelle o la forma completa della loro orbita. I dati suggeriscono che si stiano allontanando l'una dall'altra, ma l'orbita è così lunga (stimata tra i 400 e i 500 anni) che 11 anni sono solo un battito di ciglia nel tempo cosmico.

Il Fratello di Mezzo (B)
La stella B è il figlio di mezzo, che orbita attorno alla coppia Aa/Ab a una distanza di circa 300 au. Il team ha tracciato B per ben 34,5 anni. Le loro misurazioni mostrano che B si sta lentamente avvicinando alla coppia Aa/Ab. Questo movimento verso l'interno conferma che B è gravitazionalmente legata alla coppia interna; sono una vera unità familiare, non solo estranei di passaggio. La matematica suggerisce che l'intero sistema A/B abbia una massa totale di circa 2 volte la massa del nostro Sole.

L'Outsider (W)
La scoperta più eccitante riguarda VLA 1623–2417 W, la stella situata a circa 10 arcosecondi (circa 1.400 au) dal gruppo principale. Per molto tempo, alcuni scienziati hanno pensato che W potesse essere una stella "fuggitiva" — un membro della famiglia che era stato violentemente espulso da una fionda gravitazionale durante un incontro caotico nelle prime fasi.

I nuovi dati escludono completamente questa ipotesi. Misurando il movimento di W su un periodo di 32,5 anni, il team ha scoperto che W si sta in realtà muovendo verso il sistema A/B a una velocità di 1 o 2 chilometri al secondo. Se fosse stata espulsa, starebbe volando via, non tornando indietro. Allora, cosa sta facendo W? Gli autori suggeriscono due possibilità: o W non fa parte affatto della famiglia e si è solo una vicina che si muove nella stessa direzione generale per caso, oppure è un membro della famiglia con un'orbita molto strana e altamente inclinata che la porta più vicina agli altri proprio in questo momento.

Un Getto Unilaterale?
Lo studio ha anche notato qualcosa di strano intorno alla stella W. In alcune immagini radio, c'è una debole "coda" di materiale che sporge verso ovest, perpendicolare al disco di W. Questo sembra un getto di gas che scaturisce in una sola direzione. Di solito, i getti escono da entrambi i poli di una stella come una fontana a doppia uscita. Gli autori suggeriscono che W potrebbe generare un "getto unilaterale", forse perché qualcosa blocca l'altro lato, sebbene ammettano di aver bisogno di telescopi più sensibili per esserne certi.

In Sintesi
Questo articolo non fornisce solo numeri migliori; cambia la storia di come si comporta questa famiglia. Dimostra che la teoria della "stella fuggitiva" per la stella W è errata. Conferma che il trio interno (Aa, Ab e B) è un sistema gravitazionale legato. E sebbene non possa ancora risolvere l'esatta massa della binaria interna (Aa/Ab) perché hanno bisogno di osservarle per un tempo più lungo, fornisce la mappa più accurata dei loro movimenti fino ad oggi.

Gli autori sottolineano con cautela che, sebbene abbiano risolto il mistero della direzione di W, l'intera danza orbitale della binaria interna rimane un enigma per il futuro. Suggeriscono che con ancora più dati provenienti da telescopi di prossima generazione come l'SKA o l'ngVLA, potremmo finalmente essere in grado di pesare perfettamente queste stelle neonate e capire esattamente come si siano formate. Per ora, sappiamo che VLA 1623–2417 è una famiglia stabile e interagente dove l' "emarginato" sta in realtà tornando a casa, o almeno sta camminando nella stessa direzione.