DIMOSTRATE POTENZIALITÀ DELL’IMPIEGO DEI LASER AD ALTA POTENZA

Simulata in laboratorio la formazione stellare

Una collaborazione internazionale di scienziati ha modellato l'interazione tra i resti di supernova e le nubi molecolari utilizzando un laser ad alta potenza e una palla di schiuma. L’esperimento – condotto presso il Luli Laboratory all’Ecole Polytechnique, in Francia – ha permesso di simulare la compressione del denso gas e polvere dovuta alla propagazione di un’onda d’orto. Tutti i dettagli su Matter and Radiation at Extremes

     14/04/2022
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I Pilastri della Creazione, colonne di gas interstellare e polveri visibili nella Nebulosa Aquila; è stata scattata il 1 aprile 1995 e viene considerata una delle dieci migliori fotografie scattate da Hubble. Crediti: Nasa, Esa, Hubble

Le nubi molecolari sono amassi di gas e polvere presenti nello spazio. Se lasciate indisturbate, rimangono nel loro stato di pacifico equilibrio. Ma quando vengono “attivate” da qualche agente esterno, come i resti di supernova, attraverso il gas e la polvere possono propagarsi onde d’urto che vanno a creare dense sacche di materiale. Raggiunto un certo limite, quel denso gas e polvere collassa e comincia a formare nuove stelle.

Le osservazioni astronomiche non hanno una risoluzione spaziale sufficientemente alta per osservare questi processi e le simulazioni numeriche non sono in grado di gestire la complessità dell’interazione tra nubi e resti di supernova. Pertanto, l’attivazione e la formazione di nuove stelle in questo modo rimane per lo più avvolta nel mistero.

Recentemente, su Matter and Radiation at Extremes, una collaborazione internazionale di scientiziati – Aip Publishing con China Academy of Engineering Physics, il Politecnico di Parigi, la Free University of Berlin, il Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences, il Moscow Engineering Physics Institute, la Commissione francese per le energie alternative e l’energia atomica, l’Università di Oxford e l’Università di Osaka – ha modellato l’interazione tra i resti di supernova e le nubi molecolari utilizzando un laser ad alta potenza e una palla di schiuma. L’esperimento è stato condotto presso la Luli2000 laser facility al Luli Laboratory (Ecole Polytechnique, in Francia).

La palla di schiuma usata nell’esperimento vuole rappresentare un’area densa all’interno di una nube molecolare. Il laser ad alta potenza crea un’onda d’urto che si propaga attraverso la camera in cui è presente il gas e nella palla, dove il team ha osservato la compressione utilizzando immagini a raggi X. «Stiamo davvero guardando l’inizio dell’interazione», spiega il primo autore, Bruno Albertazzi. «In questo modo, è possibile vedere se la densità media della schiuma aumenta e se si iniziano a formare stelle più facilmente».

Illustrazione dell’evoluzione di una nube che indica l’importanza della propagazione dei resti di supernova nella formazione di nuove stelle. Crediti: Albertazzi et al

I meccanismi per innescare la formazione stellare sono interessanti su diverse scale. Possono influenzare il tasso di formazione stellare e l’evoluzione di una galassia, aiutare a spiegare la formazione delle stelle più massicce e avere conseguenze nel Sistema solare. «La nostra nube molecolare primordiale, dove si è formato il Sole, è stata probabilmente innescata da resti di supernova», continua Albertazzi. «Questo esperimento apre un nuovo e promettente percorso per l’astrofisica di laboratorio, per comprendere tutti questi aspetti fondamentali».

Mentre parte della schiuma si comprimeva, parte di essa si allungava. Ciò ha cambiato la densità media del materiale, quindi in futuro gli autori dovranno tenere conto della massa allungata per misurare il materiale compresso e l’impatto dell’onda d’urto sulla formazione stellare. Hanno in programma di esplorare l’influenza della radiazione, del campo magnetico e della turbolenza. Con questo primo articolo, i ricercatori hanno dimostrato le potenzialità di questo set-up, aprendo diversi scenari su ciò che potrebbe essere studiato in laboratorio utilizzando laser ad alta potenza.

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