LE SUE STELLE BRILLANTI SPAZZANO VIA I DISCHI PROTOPLANETARI

Troppo pulito per i pianeti: il cuore di Westerlund 2

Osservazioni compiute con Hubble di un giovane ammasso stellare della Via Lattea hanno evidenziato come nelle regioni centrali i dischi che circondano le giovani stelle siano privi delle dense nubi di polveri che danno origine – su tempi scala di qualche milione di anni – ai pianeti. Media Inaf ha intervistato la prima autrice dello studio, Elena Sabbi dello Space Telescope Science Institute di Baltimora

     01/06/2020
Social buttons need cookies

Elena Sabbi, astrofisica dello Space Telescope Science Institute di Baltimora (Usa) e prima autrice dello studio su Westerlund 2 pubblicato su ApJ

Dopo il lancio perfettamente riuscito della Crew Dragon di SpaceX e l’arrivo in sicurezza dell’equipaggio alla Stazione spaziale internazionale, rimaniamo ancora con la mente in orbita, appena un po’ più su: là dove da trent’anni dimora il telescopio spaziale Hubble. Lo facciamo intervistando una scienziata italiana che di Hubble ha fatto un fedele compagno di carriera. Parliamo di Elena Sabbi, astrofisica originaria di Bologna che, dal dottorato in poi, ha piantato diverse bandierine in istituti europei e americani, con un unico filo conduttore: l’indagine spaziale. Dopo il primo postdoc a Baltimora, allo Space Telescope Science Institute, Sabbi è stata assunta nel 2009 all’Agenzia spaziale europea per lavorare alla missione di riparazione di Hubble, ed è tornata poi a Baltimora dal 2013 per guidare – nel quadriennio dal 2015 al 2019 – il team che si occupava della Wide Field Camera 3 (strumento a bordo di Hubble) e prendere infine la guida del team NirSpec sul James Webb Space Telescope.

La sua ricerca scientifica si concentra sulle regioni di formazione stellare nella Via Lattea e in galassie vicine, con particolare interesse a capire come la presenza di stelle massicce influenzi l’evoluzione di stelle simili al Sole. A questo proposito, Sabbi ha da poco firmato come prima autrice uno studio – pubblicato su The Astrophysical Journal – su Westerlund 2: un ammasso di stelle molto giovane, luogo ideale per indagare il rapporto tra la formazione di sistemi planetari e l’ambiente in cui nascono le stelle. Scoprendo che il materiale che circonda le stelle vicino al centro dell’ammasso è privo delle grandi e dense nuvole di polvere dalle quali prendono forma i pianeti. Il motivo di questa assenza, ritengono gli scienziati, è la radiazione proveniente dalle stelle più massicce e brillanti dell’ammasso, che con i loro forti venti di radiazione spazzano via e modificano la composizione dei dischi protoplanetari delle stelle vicine.

«Ammassi ricchi quanto Westerlund 2 adesso sono molto rari nella Via Lattea», spiega Sabbi a Media Inaf, «ma erano molto frequenti quando l’universo era più giovane. Studiare in dettaglio le proprietà delle sue stelle ci permette di testare i modelli di formazione ed evoluzione stellare, e di interpretare meglio quello che vediamo ad alto redshift. Questo studio ci ha permesso per la prima volta di vedere come l’ambiente influenzi l’evoluzione di stelle e pianeti».

Come mai avete scelto proprio l’ammasso stellare Westerlund 2?

«È uno degli ammassi giovani più massicci della Via Lattea. Ammassi come Westerlund 2 sono molto frequenti in galassie interagenti, come le Antenne, e nelle galassie ad alto redshift. La grande distanza di queste galassie rende impossibile studiare i dettagli di questi ammassi. Nella nostra galassia questo tipo di ammassi è molto raro, ma usando telescopi potenti come Hubble, nei pochi esempi che abbiamo a disposizione possiamo studiare in dettaglio le proprietà delle singole stelle, anche nelle zone centrali più affollate».

In che regione della nostra galassia si trova?

«Westerlund 2 si trova lungo uno dei bracci a spirale della Via Lattea, in un’ampia regione di formazione stellare chiamata Rcw49. In cielo si trova all’interno della costellazione della Carena».

L’ammasso di stelle Westerlund 2 visto da Hubble. Crediti: Nasa, Esa, the Hubble Heritage Team (Stsci/Ausa), A. Nota (Esa/Stsci) and the Westerlund 2 Science Team

Il vostro studio mostra che le stelle più massicce – quelle che si trovano nella parte centrale dell’ammasso, la più popolosa – non presentano dischi di formazione planetaria. Potrebbero formare anch’esse dei pianeti se si trovassero in un ambiente isolato?

«Le stelle massicce evolvono troppo rapidamente per formare dischi protoplanetari. Ci aspettiamo che i pianeti si formino attorno a stelle considerevolmente più piccole».

E ce ne sono, in Westerlund 2?

«Nel centro di Westerlund 2, in aggiunta alle stelle massicce, troviamo molte stelle fino a 5-10 volte più piccole del Sole. Sappiamo che queste stelle sono ancora circondate da dischi circumstellari perché le loro variazioni di luminosità dimostrano che le stelle stanno ancora accrescendo materia. Nelle regioni esterne di Westerlund 2 le stelle di piccola massa mostrano anche improvvise attenuazioni di luminosità, causate dal passaggio di larghi e densi agglomerati di polvere. Agglomerati che causano vere e proprie eclissi, che con il tempo possono evolvere in planetesimi e pianeti. Nelle regioni centrali non troviamo evidenza di tali eclissi, il che suggerisce –appunto – che la radiazione proveniente dalle stelle massicce e calde modifichi la struttura dei dischi, e impedisca l’accumularsi di polveri in larghe strutture».

È possibile che le variazioni di luminosità che osservate stelle nelle regioni esterne non siano dovute alle polveri dei dischi protoplanetari?

«Quando hanno uno o due milioni d’anni, le stelle di piccola massa sono molto variabili, tuttavia queste variazioni sono meno del cinque per cento in flusso. Le attenuazioni di luminosità causate dagli agglomerati di polvere sono 25-30 volte più forti».

Qual è stata l’importanza di aver usato Hubble?

«Hubble è al momento l’unico telescopio che permette di risolvere in stelle singole regioni altamente affollate, e di misurare con grande precisione variazioni di pochi centesimi di luminosità su un ampio intervallo di valori. Per esempio, il nostro studio comprende sia stelle fino a cinque volte più massicce del Sole sia stelle che sono 5-10 volte più piccole».

Cosa ne sarà di Hubble quando il James Webb entrerà in funzione?

«Al momento le prestazioni di Hubble sono eccellenti, le previsioni dicono che potremmo continuare a usarlo fino al 2025, e forse fin quasi al 2030. Stiamo tutti aspettando con grande trepidazione il lancio di James Webb perché ci aprirà una nuova finestra sull’universo. Webb infatti osserva nel vicino e medio infrarosso, lunghezze d’onda che non sono accessibili a Hubble. Queste lunghezze d’onda sono estremamente importanti per studiare le prime galassie, le proprietà di polveri e dischi circumstellari e scoprire come si formano stelle e pianeti. Tuttavia, Webb non riesce a osservare nel visibile e nell’ultravioletto. La capacità di Hubble di osservare nell’ultravioletto lo rende un telescopio unico e stiamo tutti aspettando di poter osservare le stesse regioni di cielo con Hubble e Webb per massimizzare il potenziale di scoperte scientifiche e avere una visione più completa dei vari fenomeni astrofisici».

E il futuro telescopio spaziale Nancy Grace Roman – come è stato da poco chiamato WFirst – come si inserirà in questo contesto?

«Hubble e Webb hanno un’eccezionale risoluzione spaziale – e perciò ci permettono di vedere dettagli incredibili – ma hanno un campo di vista molto piccolo: a seconda dello strumento ci vorrebbero infatti tra le 60 e le 100 immagini di Hubble o Webb una accanto all’altra per mappare tutta la Luna piena. Il Nancy Grace Roman Space Telescope avrà la stessa risoluzione di Hubble, un campo di vista eccezionale, ma sarà dotato di un numero molto limitato di filtri. La sinergia tra Roman, Webb e – se ancora in funzione – Hubble ci permetterà di vedere e studiare l’universo come mai prima d’ora».


Per saperne di più: