Sfogliare un vecchio album di fotografie è un po’ come viaggiare nel tempo. Una pagina dopo l’altra, ritroviamo volti familiari in momenti diversi della loro vita, dall’infanzia all’età adulta. Per ricostruire una storia noi abbiamo bisogno di tante immagini, scattate a distanza di anni. Al telescopio spaziale James Webb, invece, ne è bastata una sola. Nella sua nuova fotografia di N159, una regione di formazione stellare a circa 161mila anni luce dalla Terra, possiamo osservare stelle in diverse fasi della loro formazione: alcune sono già emerse dalle nubi in cui sono nate, altre sono ancora immerse nel gas e nelle polveri da cui stanno prendendo forma.
L’immagine abbraccia una porzione di N159 larga circa 230 anni luce, nel cuore di uno dei complessi di formazione stellare più giovani e attivi della Grande Nube di Magellano. A rivelarne i dettagli è NirCam, la camera nel vicino infrarosso di Webb, capace di penetrare almeno in parte le nubi di polvere che nascondono le stelle più giovani.
La regione di formazione stellare N159, nella Grande Nube di Magellano, a circa 161mila anni luce dalla Terra, fotografata dal telescopio spaziale James Webb con la camera NirCam. Tra le nubi azzurre di idrogeno ionizzato e quelle arancioni, ricche di molecole a base di carbonio, si intrecciano filamenti rossastri di idrogeno molecolare, dove continuano a nascere nuove stelle. Sulla sinistra spicca la brillante Nebulosa Papillon. Crediti: Esa/Webb, Nasa e Csa, E. Sabbi, M. Zamani (Esa/Webb). Ringraziamenti: M. H. Özsaraç.
La fotografia di Webb è un intreccio di nubi arancioni, distese azzurre e sottili filamenti rossastri. Non sono però i colori che vedremmo osservando direttamente la nebulosa: sono stati assegnati alle diverse lunghezze d’onda della radiazione infrarossa raccolta dal telescopio, per rendere visibili strutture e componenti del gas altrimenti difficili da distinguere. Le regioni azzurre mostrano l’emissione dell’idrogeno ionizzato, cioè atomi di idrogeno ai quali la potente radiazione ultravioletta delle stelle più calde e massicce ha strappato un elettrone: per questo gli astronomi classificano N159 come una regione H II, un ambiente in cui la formazione stellare è particolarmente intensa. Le stelle massicce, poi, emettono potenti venti di particelle che modellano il gas circostante, scavando cavità e dando forma alle strutture irregolari che attraversano la nebulosa. Le sfumature arancioni rivelano invece l’emissione degli idrocarburi policiclici aromatici, molecole formate da carbonio e idrogeno presenti nel materiale interstellare. A tagliare la scena, soprattutto nella zona centrale, sono i filamenti rosso scuro di idrogeno molecolare freddo. È nelle regioni più dense di queste strutture che si nascondono alcune delle stelle più giovani: il gas le protegge dalla radiazione intensa e dai venti delle stelle vicine, mentre la gravità continua a richiamare materia verso gli oggetti in formazione.
Osservando attentamente l’immagine, si possono distinguere piccoli punti luminosi ancora immersi nei filamenti e nelle colonne di gas che si protendono verso le cavità azzurre. Tra le tante strutture immortalate da Webb ce n’è una particolarmente riconoscibile. È la Nebulosa Papillon, il piccolo e brillante addensamento visibile sulla sinistra. Si tratta di una regione molto compatta di idrogeno ionizzato, probabilmente legata alla nascita di stelle massicce, la cui struttura era stata risolta per la prima volta dal telescopio spaziale Hubble nel 1999.
N159 offre anche l’opportunità di studiare la nascita delle stelle in condizioni chimiche differenti da quelle della Via Lattea. La Grande Nube di Magellano è infatti più povera di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, quelli che gli astronomi chiamano genericamente metalli. Una caratteristica che la rende interessante per comprendere come avvenisse la formazione stellare nell’universo giovane, quando questi elementi erano meno abbondanti.
Ma la nuova fotografia non serve soltanto ad ammirare il paesaggio di N159. Le osservazioni fanno parte di un programma scientifico dedicato allo studio delle popolazioni stellari presenti nella regione. Analizzando i dati raccolti da Webb attraverso dieci filtri nel vicino infrarosso, un gruppo internazionale di ricercatori, guidato da Nolan Habel del Jet Propulsion Laboratory della Nasa, ha identificato oltre 300mila sorgenti puntiformi, riuscendo a rilevare anche stelle estremamente deboli, con masse inferiori a un decimo di quella del Sole. L’analisi ha consentito di distinguere le stelle più evolute da quelle molto giovani, comprese popolazioni con meno di mezzo milione di anni, e di individuare possibili stelle ancora in formazione, nascoste nelle nubi di gas e polveri. Alcune di queste mostrano un eccesso di emissione infrarossa, un indizio della presenza di materiale circumstellare che avvolge gli oggetti più giovani.
La distribuzione di queste popolazioni racconta qualcosa di interessante sulla storia della regione. Nella parte orientale di N159 si trovano popolazioni stellari più evolute, mentre quella occidentale ospita una maggiore concentrazione di oggetti molto giovani, ancora associati ai filamenti di gas e polveri. Una differenza che sostiene l’ipotesi di una formazione stellare sequenziale: la nascita delle stelle non sarebbe avvenuta contemporaneamente in tutta la nube, ma avrebbe interessato regioni diverse in momenti successivi. Un processo ancora in corso, tra stelle che hanno già iniziato a illuminare lo spazio circostante e altre che stanno nascendo, nascoste nel gas e nelle polveri.