Un estudi liderat per Paolo Padoan, professor de recerca ICREA a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i actualment en excedència al Dartmouth College (Estats Units), està desafiant la comprensió sobre la formació de discs planetaris al voltant d’estrelles joves. La recerca, publicada a la revista Nature Astronomy, revela que l’entorn té un paper crucial a l’hora de determinar la mida i la vida útil d’aquests discs planetaris, que són els llocs de formació dels planetes.

Quan es forma una estrella, està envoltada per un disc giratori de gas i pols. Amb el temps, aquest material acaba conformant els planetes. Tradicionalment, els científics creien que, un cop es forma un disc, simplement perd massa amb el temps, ja que alimenta l’estrella i els planetes en creixement. Tanmateix, el treball investigador del professor Paolo Padoan introdueix una nova perspectiva que demostra que les estrelles joves realment guanyen massa del seu entorn mitjançant un procés conegut com acreció de Bondi-Hoyle. Aquest procés ajuda a realimentar el disc, cosa que el fa més gran i més durador del que es pensava.

​​​​​​​«Les estrelles neixen en grups o cúmuls dins de grans núvols de gas i poden romandre en aquest entorn durant uns quants milions d’anys després del seu naixement», explica Paolo Padoan, primer autor de l’estudi.

«Després de la formació d’una estrella, la seva gravetat pot capturar més material del núvol parental de gas, que no és suficient per canviar la massa de l’estrella de manera significativa però sí per reestructurar el seu disc. Per entendre quina massa pot atraure una estrella amb aquesta acumulació de Bondi-Hoyle, i el gir i la mida del disc induït pel nou material, caldria modelar i entendre algunes propietats fonamentals del caòtic moviment del gas interestelar, conegut com turbulència».

L’estudi demostra que l’acreció de Bondi-Hoyle pot proporcionar no només la massa, sinó també el moment angular necessari per explicar les mides observades dels discs protoplanetaris. Aquesta comprensió revisada de la formació i l’evolució del disc resol antigues discrepàncies observacionals i obliga a fer revisions substancials dels models actuals de formació de discs i planetes.

La recerca també aborda diverses incògnites sobre la formació d’estrelles i planetes, com ara per què les estrelles més massives tenen discs més grans, per què alguns sistemes planetaris són inesperadament massius i per què alguns discs duren més del que s’esperava. En canviar el focus de l’estrella al seu entorn més ampli, el treball aporta una nova perspectiva per explicar la formació d’estrelles i planetes.

L’equip del professor Padoan va utilitzar simulacions avançades per ordinador i modelatge analític per explicar la mida dels discs protoplanetaris mesurats per ALMA, el radiotelescopi més potent del món. La combinació de models teòrics i dades empíriques va proporcionar un marc sòlid per entendre les complexes interaccions entre les estrelles joves i els seus entorns.

«Comparar les dades observables de les simulacions amb les observacions reals és decisiu per validar les simulacions», comenta l’expert Veli-Matti Pelkonen, investigador de l’ICCUB i membre de l’equip. «No obstant això, les simulacions ens permeten anar més enllà d’allò observable i arribar fins a les estructures de densitat, velocitat i camp magnètic subjacents, així com seguir-les en el temps. En aquest estudi, utilitzant les dades de simulació, vam poder demostrar que l’acreció de Bondi-Hoyle té un paper important de la formació d’estrelles de l’etapa tardana, en augmentar la vida útil i el reservori de massa dels discs protoplanetaris».

«Amb l’augment de la potència de càlcul dels superordinadors, podrem modelar processos físics encara més complexos en les simulacions i augmentar encara més la fidelitat de les simulacions», continua Pelkonen. «Combinats amb els nous i poderosos telescopis (com ara el telescopi espacial James Webb i ALMA, que fan observacions inigualables d’estrelles que s’acaben de formar), aquests avenços continuaran augmentant la nostra comprensió de la formació de les estrelles».

Les implicacions d’aquest estudi s’estenen més enllà de la formació d’estrelles i planetes. Entendre el paper de l’entorn en la formació del disc també podria donar llum sobre les condicions necessàries per a la formació de planetes habitables. Això podria tenir profundes implicacions en la recerca de vida més enllà del nostre sistema solar.