Webb scopre che ammassi stellari massicci emergono più velocemente

Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale NASA/ESA/CSA James Webb insieme al telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno osservato in profondità migliaia di giovani ammassi stellari in quattro galassie vicine, studiando ammassi in diversi stadi evolutivi. Le loro scoperte mostrano che ammassi stellari più massicci emergono più rapidamente dalle nuvole in cui nascono, eliminando il gas e riempiendo la galassia di luce ultravioletta. Il risultato ci offre una comprensione più dettagliata della formazione stellare nelle galassie, così come e dove i pianeti possono formarsi.

 

 

Gli astronomi sanno da tempo che comprendere come nascono gli ammassi stellari è fondamentale per svelare altri segreti dell’evoluzione galattica.

Le stelle si formano in ammassi, creati quando le nuvole di gas collassano sotto la gravità.

Man mano che sempre più stelle nascono in una nube in collasso, forti venti stellari, forti radiazioni ultraviolette e le esplosioni di supernove di stelle massicce alla fine disperdono la nuvola, ponendo fine alla formazione stellare prima che tutto il gas venga esaurito.

Una volta che la nube di gas in cui è nato un ammasso stellare è sparita, la sua luce può colpire anche altre regioni della galassia che si formano stelle.

Questo processo si chiama feedback stellare e significa che la maggior parte del gas in una galassia non viene mai utilizzata per la formazione stellare. Studiare come si sviluppano gli ammassi stellari può quindi rispondere a domande sulla formazione stellare su scala galattica.

Gli studi delle regioni di formazione stellare più vicine, nella galassia della Via Lattea e nelle galassie nane che la circondano, ci permettono di dissezionare gli ammassi stellari nei minimi dettagli, ma la nostra posizione nel disco della nostra galassia fa sì che solo poche di queste regioni ci siano visibili.

Osservando galassie vicine, gli astronomi possono esplorare migliaia di regioni di formazione stellare e caratterizzare intere popolazioni di ammassi stellari in molte fasi evolutive — un’impresa resa possibile dal lancio di telescopi spaziali, in particolare il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. Entrambi i tipi di indagine sono necessari per comprendere davvero come avviene la formazione stellare nelle galassie.

Lo sviluppo continuo dell’astronomia a infrarossi ci ha permesso di tirare indietro le tende gassoase che ancora nascondono gli ammassi stellari più giovani e di conoscere le prime fasi del loro sviluppo, ma alcuni argomenti continuano a lasciare perplessi i ricercatori.

Ad esempio: quando si forma un ammasso stellare, cosa determina quanto tempo impiega a disperdere la sua nube natale e iniziare a irradiare luce ultravioletta nella galassia?

Ora, lo stato dell’arte è stato ulteriormente sviluppato con Hubble e Webb che collaborano per fornire una visione a ampio spettro di migliaia di giovani ammassi stellari. Un team internazionale di astronomi ha esaminato immagini di quattro galassie vicine — Messier 51, Messier 83, NGC 628 e NGC 4449 — del programma di osservazione FEAST (#1783), cercando di risolvere questo mistero. I loro risultati, pubblicati su Nature Astronomy, mostrano che sono gli ammassi stellari più massicci a liberare più rapidamente il loro mantello gassoso e a iniziare ad illuminare la loro galassia per prima di loro.

Il team ha identificato quasi 9000 ammassi stellari nelle quattro galassie in diverse fasi evolutive: giovani ammassi appena iniziati a emergere dalle loro nubi natali di gas, ammassi che avevano parzialmente disperso il gas (entrambi da immagini Webb) e ammassi completamente liberi visibili alla luce ottica (presenti nelle immagini Hubble).

Grazie alla capacità di Webb di osservare all’interno delle nubi di gas, sono stati in grado di stimare la massa e l’età di ciascun ammasso dal suo spettro luminoso.

Gli ammassi più massici erano completamente emersi e disperso le nubi di gas dopo circa cinque milioni di anni, mentre gli ammassi meno massici avevano tra i sette e gli otto milioni di anni quando uscivano dai loro vivai.

Rispondere a questa domanda aperta su quali ammassi stellari eliminino le loro nubi natali fa avanzare più rapidamente la nostra comprensione della formazione delle galassie.

“Le simulazioni della formazione stellare e del feedback stellare hanno faticato a riprodurre come si formano e emergono gli ammassi stellari dalle loro nubi natali. Questi risultati ci danno importanti nuovi vincoli su questo processo,” ha spiegato Angela Adamo dell’Università di Stoccolma e dell’Oskar Klein Centre in Svezia, autore principale dello studio e PI del programma FEAST.

Gli ammassi stellari massicci, con le loro abbondanze di stelle calde, emettono naturalmente la maggior parte della luce ultravioletta nelle galassie, ma questo lavoro conferma che ottengono anche un vantaggio nella produzione di feedback stellare su ammassi più leggeri.

Sapere dove e quando questo feedback stellare è più forte durante tutta la vita di una galassia permette agli astronomi di prevedere meglio come il combustibile che si forma stella venga spostato nella galassia e quindi come le stelle, e gli ammassi, siano probabili che si formino.

Anche le nostre teorie su come si formano i pianeti sono influenzate da questa ricerca.

Più velocemente il gas viene eliminato all’interno di un ammasso stellare, più antichi dischi protoplanetari intorno alle stelle sono esposti a forti radiazioni ultraviolette provenienti da altre stelle, e minore è la possibilità di attrarre ulteriore gas dalla nebulosa.

Questo riduce le opportunità che hanno di accumulare polvere e creare pianeti.

“Questo lavoro riunisce ricercatori che simulano la formazione stellare e coloro che lavorano con osservazioni, oltre a gruppi che studiano la formazione dei pianeti”, ha detto Alex Pedrini, autore principale, anch’egli dell’Università di Stoccolma e dell’Oskar Klein Centre in Svezia.

“Usando Webb, possiamo esaminare le culle degli ammassi stellari e collegare la formazione dei pianeti al ciclo della formazione stellare e del feedback stellare.”

 

 

ESA/Webb, NASA & CSA, A. Pedrini, A. Adamo (Stockholm University) and the FEAST JWST team