A 1300 ANNI LUCE DA NOI

La “barra” di Orione erosa dai raggi ultravioletti

Nuove spettacolari immagini dal James Webb Telescope: un gruppo di studio a guida franco-canadese, a cui partecipano anche tre ricercatori Inaf, ha prodotto una prima analisi sui dati relativi alla Nebulosa di Orione e, in particolare, a una zona chiamata “barra di Orione”. Grazie a una fortunata configurazione di prospettive, queste immagini potranno essere la base per nuove pubblicazioni scientifiche, spiega Giacomo Mulas dell’Inaf di Cagliari

     15/09/2022
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La regione interna della Nebulosa di Orione vista dallo strumento NirCam del telescopio spaziale James Webb. Questa è un’immagine composta da diversi filtri che rappresentano l’emissione di gas ionizzato, idrocarburi, gas molecolare, polvere e luce stellare diffusa. La componente più importante è l’Orion Bar (Barra di Orione), un muro di gas denso e polvere che va dall’alto a sinistra in basso a destra in questa immagine e che contiene la stella luminosa θ2 Orionis A. La scena è illuminata da un gruppo di giovani stelle calde (noto come Ammasso del Trapezio) che si trova appena in alto a destra dell’immagine. La forte e potente radiazione ultravioletta dell’Ammasso del Trapezio crea un ambiente caldo e ionizzato in alto a destra e lentamente erode la barra di Orione. Molecole e polvere possono sopravvivere più a lungo nell’ambiente schermato offerto dalla Barra, ma l’ondata di energia stellare scolpisce una regione che mostra un’incredibile ricchezza di filamenti, globuli, giovani stelle con dischi e cavità. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Riduzione e analisi dei dati: Pdrs4All Ers Team; elaborazione grafica S. Fuenmayor. Dettagli tecnici: L’immagine è stata ottenuta con lo strumento NirCam del telescopio spaziale James Webb l’11 settembre 2022

Il James Webb Space Telescope (Jwst) continua a immortalare gli oggetti più famosi del cielo, quelli con cui si possono fare dei facili confronti fotografici tra le tecnologie del passato e quelle del presente e del prossimo futuro. E lo fa rendendo i dati e le immagini immediatamente disponibili per la comunità scientifica tramite un “Early Science Program” che ha consentito ad un gruppo di ricerca internazionale a guida franco-canadese, a cui partecipano anche tre ricercatori Inaf – Giuseppe Baratta, Giacomo Mulas e Maria Elisabetta Palumbo – di visionare e pubblicare le prime immagini di Jwst relative alla celebre nebulosa di Orione, una delle “culle di stelle” più conosciute e studiate dagli astronomi. Sono ovviamente le immagini più chiare, dettagliate e brillanti di sempre che mostrano, in realtà, un piccolo particolare dell’intero complesso: la “barra”, una zona di gas densi che viene colpita dalla radiazione ultravioletta proveniente da un’altra zona della nebulosa ricca di nuove stelle, quella del Trapezio.

«La cosiddetta Barra di Orione – spiega Giacomo Mulas dell’Inaf di Cagliari – è il prototipo di una “Photo Dissociation Region” (Pdr), o regione di fotodissociazione.  È una porzione della nube di gas denso da cui si stanno formando le stelle giovani, massicce e calde che illuminano la nebulosa di Orione stessa, che ha una struttura grossolanamente stratificata in piani paralleli perpendicolari alla direzione da cui la osserviamo». In altre parole, da qui riusciamo a vedere tali strati di profilo e – grazie alla potenza del Jwst ed anche alla vicinanza della nebulosa, solamente 1300 anni luce da noi – con dettagli mai visti.

«La sua struttura fisica e chimica – prosegue Mulas – è prodotta dall’effetto dell’intensa radiazione ultravioletta delle stelle del Trapezio di Orione (in alto a destra nell’immagine, ndr), che la illuminano da un lato.  Gli astronomi possono quindi osservare in maniera molto nitida, data anche la relativa vicinanza, tutte le transizioni chimiche e fisiche al crescere della distanza dal Trapezio: prima la regione completamente ionizzata, poi il fronte di ionizzazione, la zona in cui pressoché tutte le molecole sono fotodissociate, poi il fronte di fotodissociazione, poi la nube molecolare vera e propria. In ognuno di questi “strati” si può dettagliatamente andare a studiare la morfologia fisica dettagliata, quali specie chimiche sono presenti, le relazioni tra loro, i loro stati di eccitazione, per esempio tramite lo strumento Alma dell’Eso nella regione spettrale del millimetrico e submillimetrico. Ora il Jwst ci permette di osservare questa regione “con occhi nuovi”, quelli dell’infrarosso vicino e medio, rendendoci accessibili osservazioni di sensibilità e risoluzione sia spettrale che spaziale enormemente superiori rispetto al passato».

«Questo, a sua volta, ci permetterà di capire nei dettagli in che modo la luce “scavi” nella nube molecolare, spingendo avanti i fronti di ionizzazione e dissociazione, apparentemente piani su larga scala ma ricchi di strutture complesse su scale più piccole.  E ci rende direttamente osservabili a questo livello di dettaglio tutte le specie molecolari non polari, invisibili nel radio, quindi anche ad Alma, ma perfettamente visibili nell’infrarosso tramite le loro transizioni vibrazionali. Tra queste, per esempio, particolarmente prominenti sono le emissioni degli idrocarburi aromatici policiclici (i cosiddetti Pahs), una famiglia di molecole osservata ovunque ci siano materia interstellare illuminata da ultravioletti, la cui composizione precisa ci è però tuttora ignota.  Capirne meglio il comportamento in una regione di cui possiamo studiare i più piccoli dettagli consentirà ad altri astronomi di utilizzarle al meglio come “traccianti” delle condizioni fisiche e chimiche delle nubi in cui si trovano, anche a distanze cosmologiche» conclude Mulas.

Per tutte queste ragioni, la Barra di Orione è stata proposta dalla collaborazione internazionale PDRs4all, a cui partecipano diversi ricercatori dell’Inaf, come un candidato ideale per una delle prime campagne osservative di “Early Release Science” del Jwst. Questa proposta è stata selezionata, e adesso stiamo tutti vedendo i primi spettacolari dati che sta producendo, che sembrano mantenere tutte le promesse di Jwst.

La regione interna della Nebulosa di Orione vista sia dal telescopio spaziale Hubble (Hst, a sinistra) che dal telescopio spaziale James Webb (a destra). L’immagine Hst è dominata dall’emissione di gas ionizzato caldo, che mette in evidenza il lato della barra di Orione rivolto verso l’Ammasso del Trapezio (in alto a destra nell’immagine). L’immagine Jwst mostra anche il materiale molecolare più freddo che è leggermente più lontano dall’Ammasso del Trapezio. La sensibile visione a infrarossi di Webb può inoltre scrutare attraverso spessi strati di polvere e vedere le stelle più deboli. Questo consentirà agli scienziati di studiare ciò che sta accadendo nelle profondità della nebulosa. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Pdrs4All Ers Team; elaborazione immagini Olivier Berné. Crediti per l’immagine Hst: Nasa/STScI/Rice Univ./C.O’Dell et al. – ID programme: Prc95-45a