VOCI E DOMANDE DELL’ASTROFISICA

Ammassi stellari, compagnie di astri nascenti

Sono i luoghi dove nascono e si formano le stelle. Da nubi di gas che collassano su sé stesse per effetto della gravità prendono forma i filamenti, e lungo questi le singole stelle. Ogni immagine di un ammasso stellare rappresenta un’istantanea dell’evoluzione stellare a una determinata età

Il nucleo dell’ammasso globulare M13 (il più vicino a noi) da un’osservazione con l’Advanced Camera for Surveys dell’Hubble Space Telescope. Crediti: Esa/Hubble e Nasa

Le stelle non si formano in solitudine. Durante il processo di formazione stellare, infatti, nubi di gas con una massa pari a migliaia o milioni di Soli collassano su sé stesse per effetto della gravità, frammentandosi in nuclei via via più piccoli e compatti, e formando ammassi o associazioni di stelle. Si stima che la maggior parte delle stelle della nostra galassia (compreso il nostro Sole) si sia formata in ammassi stellari, che normalmente si disperdono in poche decine di milioni di anni. Inoltre, i pianeti si formano dai dischi protoplanetari attorno a stelle giovani, per lo più mentre queste sono ancora associate al proprio ammasso stellare. L’ammasso può così influenzare il processo di formazione dei sistemi planetari e lasciare un segno indelebile nella loro architettura finale e proprietà chimico-fisiche.

Ogni immagine di un ammasso stellare è un’istantanea dell’evoluzione stellare a una determinata età. Le centinaia o migliaia di stelle che formano un ammasso stellare hanno infatti età simile, ma massa molto diversa tra loro, andando dalle nane brune, con meno di 0.1 masse solari, alle stelle massive fino ad alcune decine di masse solari. Studiando ammassi a età diverse si possono quindi testare e sviluppare modelli di evoluzione stellare. Queste istantanee, nel caso degli ammassi globulari, che sono composti da centinaia di migliaia di stelle di piccola massa formati oltre 10 miliardi di anni fa, possono anche immortalare le prime fasi evolutive della nostra galassia.

Gli ammassi stellari permettono anche di studiare la distribuzione in massa delle stelle risultante dal processo di formazione stellare, parametro estremamente importante nello studio delle galassie remote dove è impossibile risolvere le singole stelle.

Studi in corso e domande aperte

Lo studio del processo di formazione degli ammassi, grazie a satelliti come Herschel e progetti come “Herschel Spectral Survey of Star Forming Regions”, ha rivelato che la formazione stellare nelle nubi avviene prevalentemente lungo filamenti, ma non ha permesso ancora di comprendere quali siano i parametri fisici delle nubi che più determinano le proprietà finali dell’ammasso. È inoltre poco nota l’evoluzione dinamica degli ammassi e la loro dispersione, che in futuro sarà possibile studiare nel dettaglio grazie alla missione Gaia.

Sono circa mille le stelle per parsec cubo nel centro degli ammassi globulari più massivi. Per confronto, nell’intorno solare il numero medio di stelle per parsec cubo è 0.14

Determinare accuratamente i parametri delle stelle degli ammassi è sia importante che complicato. In particolare la loro massa, per comprendere se la distribuzione di massa negli ammassi sia universale o dipenda da proprietà locali quali metallicità e contenuto di stelle massive, e l’età, necessaria per vincolare i modelli di evoluzione stellare e formazione planetaria. Il progetto Gaia-Eso survey fornirà i parametri delle stelle associate a più di 50 ammassi, permettendo anche di vincolare meglio i modelli delle stelle giovani tenendo anche conto dell’accrescimento dal disco.

Sono anche poco note le condizioni per cui prodotti stellari che iniettano un’enorme quantità di energia nelle nubi, come la radiazione energetica ed i venti delle stelle negli ammassi, e le esplosioni di supernove, hanno un’influenza positiva o negativa sul processo di formazione stellare e planetaria nella nube stessa. Progetti come l’Hubble Tarantula Treasury Project, Mistyx, o il Chandra Cygnus Ob2 Legacy Project studiano il processo di formazione stellare e planetaria in ambienti massivi e/o a bassa metallicità.

Infine, soprattutto tramite progetti come Cosmic-Lab o la Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters, stiamo comprendendo la formazione degli ammassi globulari e la natura delle popolazioni stellari multiple osservate in questi ammassi, legata ai meccanismi di formazione di varie generazioni stellari successive.

Il coinvolgimento dell’Istituto nazionale di astrofisica

Molti ricercatori Inaf ricoprono un ruolo fondamentale in progetti internazionali rivolti allo studio degli ammassi stellari, come la Gaia-Eso Survey, e molte sedi Inaf sono coinvolte nel progetto Gaia, che rivoluzionerà la nostra conoscenza sull’evoluzione dinamica degli ammassi.


L’autore: Mario Guarcello è assegnista di ricerca Inaf all’Osservatorio astronomico di Palermo

Su Media Inaf potrai trovare, mano a mano che verranno pubblicate, tutte le schede della rubrica dedicata a Voci e domande dell’astrofisica, scritte dalle ricercatrici e dai ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica.