In azzurro la distribuzione dell’idrogeno molecolare – il materiale grezzo da cui si formano le stelle – nella Galassia Vortice M51, come rilevata dal progetto PAWS. L’immagine sullo sfondo di M51 è del telescopio spaziale Hubble. Crediti: PAWS team/IRAM/NASA HST/T. A. Rector (University of Alaska Anchorage)
Per fare una stella, si sa, bisogna addensare al punto giusto una zuppa di idrogeno molecolare. Ma questa ricetta funziona sempre? A questa domanda ha tentato di rispondere il gruppo internazionale del progetto di ricerca PAWS, guidato da Eva Schinnerer dell’Istituto Max Planck per l’Astronomia di Heidelberg, che ha pazientemente censito le gigantesche nubi molecolari presenti nella Galassia Vortice, disegnando la più completa e dettagliata mappa di questo tipo mai realizzata per una galassia. Una mappa che ha costretto i ricercatori a rivedere il loro punto di vista su cosa le nubi molecolari siano effettivamente, e sotto quali condizioni possano formare stelle.
La Galassia Vortice, conosciuta anche come M51, è stata scelta come soggetto ideale per lo studio. E’ una tipica galassia a spirale, simile alla Via Lattea; non è troppo distante, attorno ai 23 milioni di anni luce; si offre completamente alla vista, presentandosi “di piatto” rispetto a noi. Inoltre, è un oggetto già ampiamente osservato in tutte le lunghezze d’onda.
Il progetto PAWS – PdBI Arcsecond Whirlpool Survey – ha utilizzato principalmente il radiotelescopio interferometrico Plateau de Bure Interferometer (PdBI), un insieme di sei antenne dislocabili da 15 metri di diametro ciascuna, situato sulle Alpi francesi e gestito dall’IRAM, l’Institut de Radioastronomie Millimétrique di Grenoble. Con i dati radiotelescopio PdBI è stato possibile identificare più di 1.500 distinte nubi molecolari in M51 e ricostruire la distribuzione complessiva nella galassia dell’idrogeno molecolare. Distribuzione che è stata a sua volta correlata con quella, già conosciuta, dell’idrogeno atomico, delle polveri e dei differenti tipi di stelle.
Questo inedito “atlante delle nuvole” ha riservato ai ricercatori almeno un paio di sorprese. La prima è che una grandissima quantità di idrogeno molecolare – circa la metà – non si trova nelle nubi molecolari, ma in un disco diffuso e non delineato, una sorta di nebbia che pervade la galassia. Secondo i ricercatori, questa inaspettata distribuzione porta a concludere che la pressione esterna esercitata dalla nebbia sulle nubi molecolari non sia completamente irrilevante, come si pensava in precedenza, ma che giochi invece un ruolo nel portare al collasso della nube e alla conseguente formazione stellare.
La seconda sorpresa riguarda una specifica regione, individuata in entrambi i bracci a spirale di M51, dove non si osserva alcuna formazione stellare, mentre, secondo le teorie attuali, la densità delle nubi molecolari in quelle zone dovrebbe necessariamente portare all’accensione di nuove stelle. Secondo gli autori, la spiegazione chiama ancora in causa la pressione esterna, in questo caso influenzata dal moto reciproco tra i bracci della spirale, da una parte, e le nubi molecolari e la nebbia in cui sono contenute, dall’altra. Per effetti di fluidodinamica, il moto riduce la pressione interna della nebbia e, di conseguenza, la pressione esterna sulla nube molecolare, con il risultato finale di inibire la formazione stellare.
In sostanza, potremmo dire che i risultati del progetto PAWS aggiungono nuove istruzioni alla ricetta galattica: le nubi d’idrogeno molecolare devono essere sotto pressione per raggrumarsi e iniziare a formare stelle. Prima di riscrivere i manuali, bisogna comunque aspettare un po’. “Finora, la Galassia Vortice è l’unico esempio che abbiamo studiato in profondità – ha sottolineato Eva Schinnerer. Ora dobbiamo verificare che quello che abbiamo trovato si applichi anche alle altre galassie.”
I risultati descritti sono presentati in una serie di 5 articoli pubblicati su The Astrophysical Journal:
- Schinnerer E., et al., “The PdBI Arcsecond Whirlpool Survey (PAWS): A Cloud-Scale/Multi-Wavelength View of the Interstellar Medium in a Grand-Design Spiral Galaxy”, astro-ph/1304.1801
- Pety, J., et al., “The PdBI+30m Arcsecond Whirlpool Survey Reveals a Thick Disk of Diffuse Molecular Gas in the M51 Galaxy”, astro-ph/1304.1396
- Hughes, A. et al., “Probability Distribution Functions of CO(1-0) Brightness and Integrated Intensity in M51: the PAWS View”, astro-ph/1304.1219
- Meidt, S., et al., “Gas Kinematics on GMC Scales in M51 with PAWS: Cloud Stabilization through Dynamical Pressure”, astro-ph/1304.7910
- Hughes et al., “A Comparative Study of Giant Molecular Clouds in M51, M33 and the Large Magellanic Cloud”, astro-ph/1309.3453