STUDIO SULLA POLARIZZAZIONE INTERSTELLARE

L’idrogeno mette in moto la polvere

Uno studio in pubblicazione su The Astrophysical Journal conferma che l’idrogeno molecolare si forma sulla superficie dei grani di polvere interstellare, che iniziano a ruotare rapidamente e si allineano ai campi magnetici interstellari in cui sono immersi.

Intensa formazione di idrogeno molecolare nella nebulosa a riflessione IC 63 nella costellazione di Cassiopea. Le barre bianche rappresentano la polarizzazione rispetto alle stelle sullo sfondo della nebulosa. A maggiore polarizzazione corrisponde l’emissione più intensa, dimostrando che la formazione di idrogeno influenza l’allineamento dei grani di polvere con un campo magnetico. Crediti: B-G Andersson, USRA

Intensa formazione di idrogeno molecolare nella nebulosa a riflessione IC 63 nella costellazione di Cassiopea. Le barre bianche rappresentano la polarizzazione rispetto alle stelle sullo sfondo della nebulosa. A maggiore polarizzazione corrisponde emissione più intensa, dimostrando che la formazione di idrogeno influenza l’allineamento dei grani di polvere con un campo magnetico. Crediti: B-G Andersson, USRA

La polvere presente nelle vaste nubi molecolari che pervadono lo spazio interstellare ha certamente un ruolo fondamentale nella formazione e nella vita delle stelle. Tuttavia diversi aspetti  dell’interazione tra l’idrogeno – costituente principale delle stelle – e i grani di polvere non sono ancora stati chiariti.

Uno studio in pubblicazione su The Astrophysical Journal fornisce ora un solido fondamento alle speculazioni teoriche sui meccanismi fisici attraverso cui i grani di polvere si allineano seguendo le direttrici di forza del campo magnetico interstellare, un fenomeno conosciuto da oltre sessant’anni grazie all’osservazione della cosiddetta polarizzazione interstellare.

Un gruppo di ricerca formato da ricercatori statunitensi e finlandesi, guidato da B-G Andersson della Universities Space Research Association, ha usato diversi telescopi e tecniche osservative per dimostrare, per la prima volta, come l’intensa produzione di idrogeno molecolare porti all’aumento della polarizzazione nella luce che passa attraverso le nubi di polvere nel mezzo interstellare.

L’idrogeno molecolare H2 – la molecola più comune nell’universo – non si può formare in forma gassosa senza la presenza di un terzo corpo a cui i due atomi costituenti possano trasferire l’energia liberata nella loro fusione. Si suppone da tempo che i due atomi di idrogeno usino le particelle di polvere come substrato, e che la forza esercitata dall’energia di formazione della molecola sia sufficiente a mettere i grani di polvere in rapida rotazione, come se vi venisse attaccato un piccolo motore a reazione. Una volta messi in movimento, i grani di polvere possono quindi interagire con i campi magnetici interstellari in cui sono immersi, orientando il loro asse di rotazione con le linee di forza dei campi magnetici. Se poi i grani allineati sono di forma asimmetrica agiscono come uno schermo polarizzante, che può essere studiato osservando la luce di una stella che vi passi attraverso.

Lo studio di Andersson e colleghi, evidenziando il collegamento tra la formazione di idrogeno molecolare e l’allineamento dei grani di polvere, aiuta dunque a confermare la teoria che le molecole di idrogeno si formano sulla superficie dei grani di polvere, fornendo una spiegazione all’allineamento di questi ultimi con il campo magnetico interstellare.

Inoltre, i risultati della ricerca indicano agli astronomi di avere a disposizione un mezzo affidabile, lo studio della luce polarizzata appunto, per ottenere informazioni quantitative sulla forza e la struttura dei campi magnetici interstellari, molto difficili da misurare direttamente ma di cui è importante conoscere le caratteristiche. Gli scienziati ritengono, infatti, che abbiano un ruolo cruciale nel regolare la formazione stellare e l’evoluzione dei dischi proto-planetari, nonché nella regolazione e propagazione dei raggi cosmici.

Questa ricerca sarà pubblicata nel numero dell’1 ottobre dalla rivista The Astrophysical Journal nell’articolo Evidence for H2 Formation Driven Dust Grain Alignment in IC 63 di B-G Andersson, V. Piirola, J. De Buizer, D. P. Clemens, A. Uomoto, M. Charcos-Llorens, T. R. Geballe, A. Lazarian, T. Hoang, and T. Vornanen