La nebulosa Zampa di Gatto ripresa in questa immagine dal telescopio spaziale Spitzer. In rosso è mostrata la luce ad una lunghezza d’onda di 8 micron, in verde a 4,5 micron e in blu a 3,6 micron. Credit: S. Willis (CfA); NASA/JPL-Caltech/SSC
Un studio su NGC 6334, meglio nota come la nebulosa Zampa di Gatto e che si trova a circa 5.500 anni luce nella costellazione dello Scorpione, ha permesso di analizzare come i campi magnetici influenzano la formazione stellare su regioni spaziali di varie dimensioni, che vanno tipicamente da diverse centinaia di anni luce fino a qualche frazione di anno luce. Si stima che la quantità di materia presente nella nebulosa sia pari a circa 200 mila masse solari e che si stia addensando per formare nuove stelle, fino a 30-40 volte più grandi del Sole.
Le stelle iniziano a formarsi quando la forza di gravità agisce sul materiale attirandolo all’interno di enormi nubi di gas e polveri. Tuttavia, la gravità non è l’unica forza che entra in gioco durante questo processo. Infatti, una serie di fenomeni turbolenti combinati con l’intensa attività dei campi magnetici si oppongono all’attrazione gravitazionale perturbando la dinamica del gas.
I ricercatori sono stati in grado di misurare l’orientamento dei campi magnetici all’interno della nebulosa. «Abbiamo trovato che la direzione del campo magnetico viene mediamente preservata su tutte le regioni che hanno varie dimensioni spaziali, implicando che i fenomeni legati alla turbolenza presenti nella nube non riescono più di tanto ad alterare in maniera significativa la direzione del campo magnetico», spiega Hua-bai Li della The Chinese University of Hong Kong e autore principale dello studio, pubblicato su Nature, che ha condotto le osservazioni ad alta risoluzione. «Anche se sono molto più deboli di quello terrestre, questi campi magnetici cosmici hanno un effetto importante nel regolare i processi di formazione stellare», aggiunge T.K. Sridharan del Center for Astrophysics (CfA) e co-autore dello studio.
Gli astronomi hanno poi analizzato la luce polarizzata dovuta alla polvere presente all’interno della nebulosa utilizzando vari strumenti tra cui, in particolare, lo Smithsonian’s Submillimeter Array (SMA). «La capacità unica di SMA, attraverso cui è stato possibile misurare la polarizzazione con una elevata risoluzione angolare, ci ha permesso di analizzare i campi magnetici su scale spaziali più piccole», dice Ray Blundell, del CfA e direttore di SMA, che non ha partecipato allo studio. «SMA ha portato davvero un grosso contributo in questo campo di ricerca che continua con questo lavoro», osserva Qizhou Zhang del CfA e co-autore dello studio.
Dato che i granelli di polvere si allineano lungo il campo magnetico, i ricercatori hanno sfruttato l’emissione della polvere per determinare la geometria del campo magnetico. L’analisi dei dati indica che i campi magnetici tendono ad allinearsi nella stessa direzione, anche se la dimensione relativa delle regioni spaziali esaminate differisce di qualche ordine di grandezza. I campi magnetici diventano invece disallineati solo su scale più piccole, ossia in quei casi in cui avvengono tutta una serie di processi dinamici più caotici a seguito della formazione stellare.
Il risultato più significativo che emerge da questo lavoro riguarda la misura, per la prima volta, dei campi magnetici in regioni spaziali di varie dimensioni presenti in un oggetto astrofisico. Quando una nube molecolare collassa sotto l’effetto della gravità per formare le stelle, i campi magnetici ostacolano il processo che diventa così più lungo in termini temporali. Come conseguenza di ciò, solo una frazione del materiale contenuto nella nube sarà destinata per la formazione stellare mentre il resto verrà disperso nello spazio dove rimarrà a disposizione per dar luogo a nuove generazioni di stelle.
Infine, secondo gli autori, i risultati di questo lavoro potranno avere delle implicazioni importanti per ricavare altri indizi sulla storia evolutiva della nostra galassia.
Nature: Hua-bai Li et al. – Self-similar fragmentation regulated by magnetic fields in a region forming massive stars