Le galassie sono ecosistemi dinamici, plasmati dal ciclo di vita delle stelle. Le stelle più massicce, in particolare, nascono in nubi molecolari fredde, hanno vita breve e intensa, e restituiscono energia all’ambiente tramite radiazione ultravioletta, venti stellari ed esplosioni di supernova. Questo processo, chiamato feedback stellare, influenza la formazione delle generazioni successive di stelle.
Ingrandimento della visualizzazione prodotta da Lvm della Nebulosa di Orione. Crediti: Collaborazione Sdss-V; Ivan Katkov, New York University Abu Dhabi
Comprendere la fisica che regola questi complessi cicli di feedback è una delle maggiori sfide dell’astrofisica: gli strumenti astronomici devono solitamente scegliere tra una visione d’insieme di una nebulosa o un’analisi chimica dettagliata del suo gas. A colmare questo gap arriva ora Local Volume Mapper (Lvm), un progetto di rilevamento spettroscopico che fa parte della Sloan Digital Sky Survey V (Sdss-V) e che mappa il gas ionizzato e il mezzo interstellare della Via Lattea e delle galassie vicine. Lo scorso 6 agosto, nell’ambito della data release 20 (Dr20) della quinta fase della Sdss, gli scienziati hanno reso disponibile al pubblico un’anteprima interattiva dell’Lvm, insieme a un set di dati spettroscopici ampliati provenienti dal Milky Way Mapper, che traccia la struttura e la storia chimica di milioni di stelle, e dal Black Hole Mapper, che monitora i buchi neri supermassicci al centro di lontane galassie attive.
«Queste osservazioni mettono in luce la straordinaria ampiezza e profondità di Lvm, rivelando con estrema precisione i complessi ecosistemi di gas e stelle», spiega Kathryn Kreckel dell’Università di Heidelberg, ricercatrice del progetto Lvm. «Con milioni di spettri ancora da raccogliere, stiamo solo iniziando a esplorare le opportunità scientifiche che questa indagine offrirà».
Lvm è operativo dal 2023 all’Osservatorio di Las Campanas (Cile), e consiste in un array di quattro telescopi con specchio primario di 16 centimetri, con un campo di vista così ampio da inquadrare l’intera Luna in una singola esposizione. Osserva quindi vaste aree di cielo e, anziché scattare fotografie bidimensionali standard, grazie a un array ultradenso di fibre ottiche può scomporre la luce in ogni punto del campo in oltre diecimila spettri contemporaneamente, producendo cubi iperspettrali con due dimensioni spaziali e una spettrale. Attraverso l’analisi di specifiche righe come lo zolfo ionizzato, l’idrogeno-alfa e l’ossigeno doppiamente ionizzato, i ricercatori possono mappare con precisione la temperatura, la densità, l’abbondanza chimica e il moto lungo Via Lattea del gas interstellare.
L’array di telescopi dello strumento Lvm al tramonto. Crediti: Nick Konidaris
La Dr20 mette a disposizione un’anteprima di 300mila spettri su 6 regioni target, tra cui le nebulose Trifida, Rosetta, Orione ed Elica, oltre a due galassie nane vicine. Si tratta di circa l’uno per cento degli oltre 55 milioni di spettri previsti per l’intera survey Lvm, e i dati sono accompagnati da codice aperto e pipeline di analisi, così da garantire riproducibilità e riuso immediato. I primi studi già realizzati mostrano quanto sia potente questa mappatura spazio-spettrale.
«Ora è il momento di sfruttare scientificamente questo enorme set di dati distribuito, esplorando il mezzo interstellare su una gamma di scale fisiche mai coperta prima, dalle nebulose risolte alle intere galassie, creando sinergie con altre survey, incorporando esplorazioni a lunghezze d’onda multiple e fornendo una comprensione fisica più profonda delle nuove osservazioni», osserva Sebastián Sánchez dell’Università nazionale autonoma del Messico (Unam), responsabile del programma Lvm e autore principale dello studio sulla Nebulosa Helix.
«Nella Nebulosa Triffid, la densità varia in modo significativo a causa dell’interazione tra la radiazione stellare e il gas molecolare circostante», spiega Natascha Sattler, dottoranda all’Università di Heidelberg e autrice principale dello studio sulla Nebulosa Triffid. «Nonostante queste marcate fluttuazioni di densità, la temperatura rimane notevolmente uniforme nella nostra visione bidimensionale della nebulosa. Questa semplice struttura termica rende la Nebulosa Triffid un laboratorio ideale per lo studio della composizione chimica delle regioni di formazione stellare».
«Ogni regione della Nebulosa della Rosetta racconta una parte diversa della storia», aggiunge Mónica Villa-Durango, dottoranda presso l’Unam e autrice principale dello studio sulla Nebulosa della Rosetta. «Mappando il suo gas in dettaglio, possiamo tracciare il modo in cui l’energia delle stelle massicce rimodella la nube e influenza l’evoluzione degli ammassi stellari che si formano all’interno del complesso».
Uno screenshot del tool interattivo Lvmis. Nella parte superiore si trovano i pannelli di selezione della regione di cielo (in alto a destra) e della singola fibra ottica (in alto a sinistra); nella parte inferiore viene visualizzato lo spettro relativo alla fibra ottica selezionata. Crediti: Sdss
Nel loro insieme, questi studi mostrano come le complesse regioni di formazione stellare nelle galassie lontane siano facilmente fraintese quando la loro fisica interna non può essere risolta direttamente.
Per rendere accessibili i dati a professionisti e pubblico, il team ha sviluppato Lvmvis, un browser interattivo che permette di vedere quali porzioni di cielo sono state osservate e di esplorare immediatamente i dati misurati, senza bisogno di competenze specialistiche. «Il ciclo della nascita stellare dal materiale interstellare e intergalattico e il ritorno a esso è una delle questioni di ricerca più importanti nell’astrofisica moderna. In qualità di teorica, volevo un set di dati che potesse aiutare a mettere alla prova le nostre idee teoriche. Il team SDSS-V ci è riuscito», conclude Juna Kollmeier, direttrice del Sdss-V. «Molte teorie errate cadranno sotto la spada dei dati Lvm. Come dovrebbe essere nella scienza».
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics “SDSS-V LVM: Resolving physical conditions in the Trifid Nebula” di di Natascha Sattler, J. Eduardo Méndez-Delgado, Kathryn Kreckel, Christophe Morisset, Oleg Egorov, Evgeniya Egorova, Ahmad Nemer, Fu-Heng Liang, A. A. C. Sander, Alexandre Roman-Lopes, Carlos G. Román-Zúñiga, Evelyn J. Johnston, Sebastián F. Sánchez, José G. Fernández-Trincado, Niv Drory, Amrita Singh, Dmitry Bizyaev, Sumit K. Sarbadhicary, Pablo García, Alfredo Mejía-Narváez e Guillermo A. Blanc
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
- Leggi su Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica “SDSS-V Local Volume Mapper (LVM): Helix Nebula Public data, Data Analysis Pipeline data products” di S.. Sánchez, J.E. Méndez-Delgado, A. Mejía-Narváez, C. Román-Zuñiga, O. Erogov, C. Morisset C. Morisset, N. Drory, G. A. Blanc, K. Kreckel, E. J. Johnston, Ivan Yu. Katkov, A. Roman Lopes, M. A. Villa-Durango, H. Ibarra-Medel, H.-W. Rix, R. de J. Zermeño, J. G. Fernández Trincado, R. Orozco Duarte, A. Singh, P. García, G. S. Stringfellow, L. Sabin, J. Toalá e A. M. Jones