UN LABORATORIO NATURALE PER STUDIARE LA FORMAZIONE STELLARE

Così nasce una stella in una galassia nana mareale

Utilizzando l’osservatorio Alma, un gruppo internazionale di ricercatori è riuscito a osservare le nubi molecolari all’interno di Tdg J1023+1952 (una piccola galassia nana nella costellazione del Leone), ottenendo importanti informazioni sui processi di formazione stellare. Ne parliamo con uno degli autori dello studio, Federico Lelli, ricercatore all’Inaf di Arcetri

     27/01/2021
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Le stelle sono ammassi di materiale sotto forma di plasma rovente in cui le reazioni nucleari sono in grado di controbilanciare – almeno per un po’ – l’inevitabile collasso legato alla forza di gravità. La storia di quel collasso inizia però ben prima che si inneschino quelle reazioni: i primi passi avvengono all’interno di nubi di gas e polveri che rappresentano il residuo di una più antica generazione di stelle,e la materia prima da cui la nuova generazione si formerà.

Federico Lelli, ricercatore all’Inaf Osservatorio di Arcetri. Sullo sfondo la galassia Girasole (Ngc 5055). Crediti: Federico Lelli, Esa/Nasa Hst

I dettagli di come si passi da una nebulosa alla nuova generazione di stelle sono però argomento di molti dibattiti scientifici. Alcune importanti informazioni a riguardo arrivano da uno studio condotto da un gruppo internazionale di ricercatori che ha utilizzato i dati dell’osservatorio andino Alma (Atacama Large Millimeter Array), situato a oltre 5000 metri sul cerro Chajnantor, per studiare Tdg J1023+1952: una piccola galassia nana nella costellazione del Leone. Tra gli autori dello studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, c’è Federico Lelli, attualmente ricercatore presso l’Inaf di Arcetri.

Dottor Lelli, la galassia nana che avete studiato sembra essere piccola ma piena di sorprese. Che cos’ha di particolare e perché è così interessante?

«Questa piccola galassia appartiene alla famiglia delle cosiddette galassie nane mareali (tidal dwarf galaxies, Tdg). Le Tdg sono galassie “riciclate” che si formano durante la collisione di due galassie più grandi. Durante la collisione, una gran quantità di gas e polveri viene estratta dalle galassie interagenti a causa di forze mareali (lo stesso tipo di forze gravitazionali che provocano l’alta e bassa marea nei nostri mari). Questi detriti di gas e polvere, lanciati ad alta velocità nello spazio circostante, possono innescare il processo di formazione stellare al loro interno, dando vita a una nuova piccola galassia: una Tdg. Per fare un esempio pratico, è come se dallo scontro frontale di due auto si potessero recuperare dei pezzi buoni per costruire uno scooter».

In blu, la galassia nana mareale J1023+1952. Crediti: Querejeta et al., 2021

Le stelle nascono anche nella Via Lattea, in cui le nebulose sono più vicine e facili da osservare. Quali informazioni in più può dare osservare una galassia nana così piccola e lontana?

«La formazione stellare nelle Tdg avviene in condizioni molto diverse rispetto a una galassia normale come la Via Lattea. In un precedente studio del 2015 abbiamo mostrato che le Tdg sono probabilmente lontane da una situazione di equilibrio dinamico, poiché gas e stelle non hanno avuto abbastanza tempo per formare un disco in rotazione stabile. Inoltre si ritiene che le Tdg siano prive di materia oscura, poiché si formano da detriti puramente “barionici” (gas e polveri). Dunque, studiare le nubi molecolari di una Tdg ci permette di capire se il processo di formazione stellare dipenda oppure no dalla situazione dinamica generale della galassia. In sostanza abbiamo studiato il processo di collasso delle nubi molecolari in una situazione estrema nel tentativo di isolare meccanismi diversi».

Cosa avete scoperto, quindi, di nuovo riguardo alla formazione stellare?

«Abbiamo scoperto che l’organizzazione generale del gas molecolare in questa Tdg è molto peculiare, ma le sue nubi molecolari – i “vivai” delle stelle giovani – sono sorprendentemente simili a quelle di altre galassie. Mi spiego meglio. La stragrande maggioranza del gas molecolare (circa il 90 per cento) è in uno stato diffuso invece che essere in forma di nubi dense e compatte. Questo è probabilmente dovuto al fatto che il collasso gravitazionale che porta alla formazione delle nubi è ancora nelle fasi iniziali, oppure avviene in modo meno efficiente rispetto ad altre galassie. D’altro canto, l’alta risoluzione spaziale del telescopio Alma ci ha permesso di osservare circa un centinaio di nubi dense e compatte. Abbiamo scoperto che queste nubi sono del tutto simili a quelle della Via Lattea in termini di massa, dimensioni, e altre caratteristiche. Dunque il processo di formazione stellare, una volta avviata la formazione delle nubi molecolari, deve essere piuttosto “universale” nel senso che non dipende più di tanto dallo stato dinamico della galassia, che sia un disco regolare come la Via Lattea oppure un’accozzaglia di detriti lanciati nello spazio».


Per saperne di più:

  • Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Alma resolves giant molecular clouds in a tidal dwarf galaxy”, di M. Querejeta, F. Lelli, E. Schinnerer, D. Colombo, U. Lisenfeld, C. G. Mundell, F. Bigiel, S. García-Burillo, C. N. Herrera, A. Hughes, J. M. D. Kruijssen, S. E. Meidt, T. J. T. Moore, J. Pety e A. J. Rigby