IMPORTANTE PASSO AVANTI NELLA RICERCA DI STELLE DI PRE-SEQUENZA

Centoventimila giovani stelle della porta accanto

Un team di ricercatori guidato dall’astrofisica Loredana Prisinzano dell’Inaf di Palermo, avvalendosi del catalogo Edr3 di Gaia, ha identificato 124440 protostelle con età inferiore ai 10 milioni di anni entro un raggio di 4500 anni luce dal Sole. Grazie a un algoritmo di unsupervised machine learning è stato possibile associarle a 676 ammassi stellari o regioni di formazione stellare

     08/08/2022
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Mappa di densità delle stelle di pre-sequenza associate a regioni di formazione stellare più giovani di 10 milioni di anni. Nel pannello in alto a sinistra, il Sole è all’origine degli assi, l’asse delle x è rivolta verso il centro galattico, mentre l’asse delle y nella direzione della rotazione della nostra galassia. I cerchi tratteggiati indicano passi di circa 1500 anni luce. Nei pannelli in alto a destra ed in basso a sinistra, l’asse z è perpendicolare al piano galattico. La barra dei colori indica la densità superficiale. Alcune regioni di formazione stellare note sono indicate. Crediti: L. Prisinzano et al., A&A, 2022

Dopo essersi formate, per alcuni milioni di anni – la durata dipende dalla massa: maggiore è la massa di una stella, più rapida è la sua evoluzione – le stelle continuano a contrarsi sotto l’effetto della gravità, aumentando la loro temperatura e densità. Durante questa fase, nel loro nucleo ancora non si sono innescate le reazioni termonucleari che alimenteranno queste stelle durante il resto della loro evoluzione. Inoltre, soprattutto nei primissimi milioni di anni di vita, esse stanno ancora accrescendo gas e polveri dall’ambiente circostante. Per queste caratteristiche peculiari, le stelle durante la loro prima fase evolutiva sono chiamate protostelle, o stelle di pre-sequenza principale.

Lo studio delle protostelle è di grande importanza per la comprensione della formazione stellare, dei processi che determinano le proprietà finali delle stelle, e del processo di formazione planetaria, che avviene proprio attorno le stelle durante questa fase evolutiva. Essendo di recente formazione, gli studi a esse dedicati sono generalmente limitati alle protostelle associate a nebulose (regioni di formazione stellare) o ai nuclei di ammassi stellari con meno di 30 milioni di anni di vita circa, dove queste stelle sono numerose e facili da selezionare. Più difficile è, invece, identificare le stelle di pre-sequenza anche nelle estese zone periferiche a bassa densità degli ammassi stellari e delle regioni di formazione stellare. Questo ha sempre limitato la nostra conoscenza sulla reale popolazione di stelle giovani nella nostra galassia, e su come la formazione stellare, la formazione planetaria e l’evoluzione stellare iniziale avvengano in questi ambienti.

Grazie a recenti campagne osservative che di fatto hanno coperto la quasi totalità del cielo, oggi la ricerca di stelle di pre-sequenza non è più vincolata a sporadiche osservazioni di determinati ammassi o regioni di formazione stellare, ma può essere eseguita in tutto il piano galattico. Tra queste campagne, sono di grande importanza le osservazioni realizzate dal satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea, che forniscono per circa un miliardo e mezzo di stelle misure accurate di fotometria, spettroscopia, astrometria e distanza.

Loredana Prisinzano, ricercatrice all’Inaf – Osservatorio astronomico di Palermo e prima autrice dello studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Crediti: Inaf Palermo

Un team di ricercatori guidato dall’astrofisica Loredana Prisinzano dell’Inaf di Palermo ha analizzato l’Early Third Data Release di Gaia per definire criteri con i quali sia possibile selezionare stelle di pre-sequenza, distinguendole da altre popolazioni stellari, come le stelle giganti, che in determinate situazioni possono condividere proprietà fotometriche simili. Questi criteri hanno permesso di identificare 124440 stelle di pre-sequenza più giovani di 10 milioni di anni, distanti al più 4500 anni luce dal Sole, più altre 65863 stelle di piccola massa con un’età compresa tra 10 e 100 milioni di anni e a una distanza massima di circa 1500 anni luce.

«La maggior parte delle stelle giovani che conosciamo finora, quelle con meno di dieci milioni di anni», spiega Prisinzano a Media Inaf, «sono state identificate  principalmente negli ultimi due, tre decenni, grazie alle osservazioni nell’infrarosso e nei raggi X. Non è stato facile identificarle, invece, utilizzando soltanto la luce visibile, dato che risulta molto difficile distinguerle dalle stelle più vecchie. Con le osservazioni di Gaia, che sono nel visibile, abbiamo finalmente la distanza delle stelle, un’informazione fondamentale che finora abbiamo ricavato indirettamente. E inoltre, per la prima volta, conosciamo il moto, anche se solo quello proiettato nel piano del cielo, di tutti gli oggetti misurati da Gaia. Queste due informazioni, insieme, ci hanno permesso di selezionare per la prima volta in modo sistematico e omogeneamente in tutto il cielo, le stelle appena formate. Ciò è stato possibile grazie a una tecnica di machine learning applicata all’enorme mole di dati Gaia. Questo ha permesso di fare un passo avanti sostanziale riguardo il censimento delle stelle più giovani, appena formate, che come si è detto, era prima limitato a osservazioni più complesse, in banda X o nell’infrarosso, che difficilmente possono essere implementate per l’intero cielo alla profondità raggiunta da Gaia».

Quello al quale fa riferimento Prisinzano è un algoritmo di unsupervised machine learning basato su DbScan, e ha permesso di associare le stelle identificate dal team a 676 ammassi stellari o regioni di formazione stellare. Tra queste, alcune delle regioni di formazione stellare più estese nell’intorno solare, quali le regioni di Orione, Scorpius-Centaurus e la Vela, che sembrano formare un’unica estesa regione dalla struttura molto complessa, inclinata di circa 20 gradi rispetto al piano galattico, e diverse regioni identificate per la prima volta.

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