Evidenza diretta di venti magnetoidrodinamici del disco che guidano flussi in rotazione nella protostella HOPS 358

Come le stelle neonate perdono il loro momento angolare

Quando nasce una stella, si forma all’interno di una nube rotante di gas e polvere. Questo materiale ruota mentre cade verso l’interno, ma se tutto quel momento angolare rimanesse immutato, la stella in crescita e il disco circostante girerebbero così rapidamente che i pianeti non potrebbero mai assemblarsi. Gli astronomi sospettano da tempo che venti invisibili, guidati da campi magnetici, contribuiscano a portare via questo eccesso di rotazione. Questo studio usa immagini radio ad alta risoluzione di una stella molto giovane chiamata HOPS 358 per mostrare, nei dettagli, che tali venti sono effettivamente in azione proprio nella zona in cui si formeranno i pianeti.

Una giovane stella vista di taglio

HOPS 358 si trova nella nube di Orione B, a circa 400 anni luce di distanza, ed è in una delle fasi più precoci della nascita stellare, nota come Classe 0. È avvolta da un denso involucro di gas e polvere, ma il suo disco è osservato quasi di taglio, come una moneta vista dal lato. Questa geometria è una fortuna: permette agli astronomi di separare i moti lungo e attraverso il piano del disco. Usando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), il team ha mappato deboli segnali radio emessi da diverse molecole che tracciano sia il disco denso sia il gas spinto via da esso. Questi dati rivelano non solo la velocità del materiale ma anche il verso della sua rotazione.

Venti stratificati che mantengono la rotazione

Le mappe ALMA mostrano che il gas che scorre via da HOPS 358 non si espelle in un getto diretto e semplice. Piuttosto, forma una serie di fuoriuscite a guscio annidate che condividono tutte lo stesso senso di rotazione del disco. Tre molecole — formaldeide (H2CO), metanolo (CH3OH) e ossido di zolfo (SO) — evidenziano parti diverse di questa struttura. SO è vicino all’asse centrale, CH3OH si trova a distanze intermedie e H2CO si estende più lontano, delineando insieme un vento stratificato che si solleva da un’ampia gamma di raggi del disco. Poiché il flusso conserva il verso di rotazione del disco ed è strettamente allineato con l’asse del disco, corrisponde alle aspettative per un vento lanciato direttamente dal disco, piuttosto che a gas semplicemente spostato da un getto centrale stretto.

Leggere le forze nascoste del vento

Per trasformare queste immagini in comprensione fisica, i ricercatori hanno analizzato come velocità e posizione variano attraverso il vento. Adattando i dati con modelli geometrici semplici, hanno misurato la velocità di rotazione del flusso, l’espansione verso l’esterno e il moto lungo l’asse a diverse altezze sopra il disco. Da questi valori hanno calcolato il momento angolare specifico del vento — quanto momento angolare porta ogni porzione di gas — e lo hanno confrontato con le previsioni dei modelli numerici di venti magneticamente guidati dal disco. Una quantità chiave, la “leva magnetica”, indica quanto efficientemente il vento estrae momento angolare. In HOPS 358 questa leva risulta intorno a 2,3, ben al di sopra della soglia attesa per venti alimentati magneticamente e maggiore dei valori tipici di venti guidati principalmente dal riscaldamento dovuto alla radiazione stellare.

Dove il vento ha origine e cosa porta via

La stessa analisi rivela dove sul disco iniziano i diversi strati del vento. Per le molecole studiate, i punti di lancio si trovano tra circa 10 e 18 volte la distanza Terra–Sole dalla stella — proprio nella regione dove si prevede la formazione di giganti gassosi e di molti mondi più piccoli. I tre traccianti occupano raggi e altezze di lancio diversi, confermando una vera struttura a venti annidati. Il comportamento chimico aiuta a spiegare questo schema: alcune molecole sono più facilmente staccate dai granuli ghiacciati in deboli shock lontano dalla stella, mentre altre preferiscono shock più forti e luce ultravioletta più vicina. Il team ha anche stimato quanto massa il vento rimuove rispetto alla velocità con cui la stella guadagna massa. Il flusso porta via materiale a un tasso più volte superiore rispetto all’attuale tasso di accrescimento sulla stella, sufficiente a regolare la velocità di crescita della stella e l’evoluzione del disco.

Perché questo è importante per la formazione dei sistemi planetari

Questo lavoro fornisce prove dirette e quantitative che i venti del disco guidati magneticamente sono già attivi in una delle protostelle più giovani conosciute e che hanno origine all’interno della zona di formazione dei pianeti. Rimuovendo momento angolare su un’ampia porzione del disco, questi venti permettono al gas di spiraleggiare verso l’interno mantenendo il piano mediano del disco relativamente calmo — una condizione che favorisce l’aggregazione dei granelli di polvere e, infine, la formazione dei pianeti. Possono inoltre trasportare particelle solide, come grani cristallini formati nelle regioni interne più calde, verso zone più fredde dove si formano le comete. In breve, lo studio mostra che i venti magnetici non sono un’azione di pulizia tardiva ma un attore centrale fin dall’inizio, modellando la crescita delle stelle e la distribuzione dei mattoni costitutivi dei sistemi planetari.

Citazione: Kim, CH., Lee, JE., Johnstone, D. et al. Direct evidence for magnetohydrodynamic disk winds driving rotating outflows in protostar HOPS 358. Nat Commun 17, 2957 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71142-3

Parole chiave: venti del disco della protostella, formazione di stelle e pianeti, campi magnetici nello spazio, osservazioni ALMA, flussi in rotazione