Spettroscopia ad alta risoluzione con Herschel rivela il disco proto-planetario della stella giovane T Tau N

I dischi proto-planetari sono il luogo di nascita dei pianeti. Studiarne le struttura fisica e chimica e' fondamentale per capire la formazione del nostro sistema solare cosi' come di sistemi planetari extra-solari. Questi dischi sono composti da gas e polvere. La polvere produce un emissione in eccesso nel continuo al di sopra di quella della fotosfera stellare, mentre il gas e' tracciato da righe atomiche e molecolari su un ampio spettro di lunghezze d'onda. Osservazioni di tali righe permettono di construire un inventario delle specie atomiche e molecolari nel disco e di derivare le proprieta' del disco, quali il raggio e la massa, fondamentali per capire la struttura e l'evoluzione del disco, e di conseguenza le condizioni per la formazione di pianeti.

L'osservazione di dischi proto-planetari giovani e' complicata dal fatto che sono ancora immersi in un residuo dell'involucro gassoso da cui si e' formata la stella. Inoltre in questi sistemi giovani si sviluppano potenti venti che trasportano materiale lontano dal sistema stella-disco. L'emissione del disco puo' percio' essere completamente nascosta dietro all'emissione molto piu' estesa proveniente dal vento e dall'involucro gassoso originario. Tuttavia e' possibile distinguere le diverse componenti del gas nell'ambiente circumstellare attraverso righe di emissione di specie chimiche diverse che tracciano condizioni fisiche e chimiche diverse. In particolare, la molecola cianogena CN e' un diagnostico prezioso per tracciare il disco proto-planetario attorno a stelle che sono ancora avvolte nella nube originario, perche' meno contaminata dall'emissione della nube e del vento stellare.

Uno studio condotto da Linda Podio (fellow AstroFIt all'Osservatorio Astrofisico di Arcetri) insieme a Inga Kamp (Kapteyn Institute, the Netherlands), Claudio Codella (Osservatorio Astrofisico of Arcetri) e altri collaboratori da Grenoble, UK e USA, utilizza osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione ottenute con lo strumenti HIFI sull'osservatorio spaziale Herschel per caratterizzare il disco attorno alla stella T Tau N. Questa stella, di soli pochi milioni di anni, situata ad una distanza di 140 pc nella regione di formazione stellare Taurus, fa parte di un complesso sistema triplo composto da altre due sorgenti, ancora avvolte dall'involucro gassoso, e con due getti perpendicolari.

Schema del sistema composto dalla stella T Tau N e da altre due stelle giovani vicine (T Tau Sa, Sb). Due getti perpendicolari sono generati da T Tau N e T Tau S (a). Il profilo della riga della molecola H2O dallo spettro HIFI (b) rivela la presenza dei due venti nelle ali nel blue e nel rosso. I due picchi della riga del CN (c) derivano dal lato in avvicinamento e da quello in allontanamento del disco di T Tau N. Credit: Linda Podio

Confrontando il profilo di riga delle molecole H2O e CN, gli autori sono stati in grado di distinguere l'emissione del disco da quella dell'involucro gassoso e dei getti. La riga della molecola H₂O a 556.9GHz e' dominata dall'emissione della nube stellare, ma allo stesso tempo mostra due ampie ali causate dai lobi dei due getti ad alta velocita'. La riga del CN a 566.7 GHz mostra un profilo molto diverso, caratterizzato da due picchi stretti, uno associato al lato in allontanamento (in rosso) e l'altro associato al lato in avvicinamento (in blue).

Dall'intensita' della riga del CN e dalla separazione in velocita' tra i due picchi di emissione, gli autori hanno potuto stimare il raggio del disco (110 AU) e la sua inclinazione (25 gradi). E' interessante osservare che la massa del disco di T Tau N (l'1% della massa del sole) e' superiore alla massa minima necessaria per formare il nostro sistema solare. Pertanto il disco proto-planetario attorno alla stella T Tau N potrebbe dare origine a un sistema planetario
come il nostro Sistema Solare.

I risultati di questo studio sono pubblicati nell'articolo Probing the gaseous disk of T Tau N with CN 5-4 lines, Podio L. et al, ApJ Letters, 783, 26

A cura di Anna Gallazzi e Linda Podio