Il Sardinia Radio Telescope. Crediti: Paolo Soletta / Inaf Cagliari
Come si fa a vedere una pallina da ping-pong a settemila km di distanza? Immaginiamo di poter osservare una dozzina di palline da ping-pong che galleggiano dentro una grande vasca, piena ma col tappo del fondo aperto che crea il classico vortice. Solo che voi siete a Roma mentre la vasca è a New York. Impresa impossibile, vero? Anche perché, a parte un cannocchiale ancora da inventare, dovremmo presupporre una Terra piatta.
Però immaginiamocelo lo stesso, perché è su queste proporzioni che si basa uno studio – appena accettato e di prossima pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics – portato avanti da un team di ricercatori guidato da Alberto Sanna del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn insieme a cinque co-autori, tra i quali Luca Moscadelli dell’Osservatorio astrofisico di Arcetri e Gabriele Surcis dell’Osservatorio astronomico di Cagliari, entrambi centri di ricerca dell’Inaf.
L’acqua della vasca sarebbe una nube di gas e polveri che sta formando una stella. Le palline da ping-pong sarebbero i maser: nubi molecolari di varia composizione chimica (in questo caso metanolo) capaci di fare da marker di queste nubi gassose in vari ambienti astrofisici, tra cui le fasi iniziali e quelle finali della vita di una stella. I settemila km che separano Roma e New York diventerebbero ben duecento milioni di miliardi di chilometri (o, altrimenti detto, 700 parsec, equivalenti a circa 2300 anni luce).
Radiotelescopi in rete: strumenti osservativi (per ora) insuperabili
Quel che più ci interessa, però, è che il “cannocchiale” per poter vedere così dettagliatamente da una distanza enorme non è stato uno solo, bensì otto radiotelescopi della rete Evn (European Vlbi Network) che hanno osservato una giovane protostella in tre “epoche” distinte, a distanza di un anno l’una dall’altra: nel 2013, 2014 e 2015.
Riproduzione parziale della rete Evn. Crediti: Paul Boven. Immagone da satellite: Blue Marble Next Generation, courtesy of Nasa Visible Earth
«La tecnica osservativa che abbiamo utilizzato, detta Very Long Baseline Interferometry (Vlbi)», spiega Sanna, «consente di raggiungere le più alte risoluzioni spaziali possibili a oggi. Quando applicata allo studio delle emissioni maser, che fungono da piccole sonde per studiare il comportamento di regioni spaziali simili alla distanza Terra-Sole, diventa uno strumento unico per capire come si formano stelle con masse molto maggiori di quella del Sole».
Durante l’ultima osservazione, nel 2015, è stato utilizzato anche Srt, il Sardinia Radio Telescope, la grande antenna sarda che «ha dimostrato le sue grandi potenzialità anche in modalità interferometrica, migliorando la sensibilità delle osservazioni e, pertanto, la qualità delle immagini durante l’ultima sessione», dice Surcis, oggi ricercatore all’Inaf e, all’epoca delle osservazioni, in forze al Joint Institute for Vlbi in Europe (Jive) in qualità di support scientist con funzioni di controllo dei dati osservativi.
Una dimensione in più, e un nuovo dubbio
Veniamo così all’oggetto osservato (ovvero, nella nostra metafora, all’intera vasca con l’acqua in movimento): Cepheus A Hw2 è una stella molto giovane e massiccia della regione di formazione stellare Cepheus A, la seconda più vicina alla Terra dopo la nebulosa di Orione. È circondata da gas e polveri che si stanno addensando vorticosamente intorno al nucleo centrale (per questo il titolo dello studio, in inglese, parla di “caduta planare”), e i cui movimenti sono osservabili grazie ai maser.
La novità dello studio condotto da Sanna e collaboratori risiede nell’aver derivato per la prima volta con grande accuratezza il moto tridimensionale dell’enorme massa gassosa. Un aspetto, questo dello studio in 3d, che di fatto supera le precedenti osservazioni. «Il grande vantaggio delle misure eseguite con i maser», sottolinea infatti Moscadelli, autore del codice utilizzato per le osservazioni, «è che forniscono posizioni accurate nel piano del cielo e velocità tridimensionali: ovvero, sia la componente lungo la linea di vista che quella nel piano del cielo. Rendendo così possibile controllare se queste velocità siano complanari e stabilire se il moto dei maser avvenga in un piano preferenziale, in questo caso il piano del disco in rotazione attorno alla stella in formazione».
Un altro aspetto interessante emerso dalle osservazioni è che le velocità del gas sono risultate più lente di quanto ci si aspettasse in vicinanza della stella. Fenomeno che potrebbe essere dovuto a un campo magnetico concomitante con le forze gravitazionali in atto. Qui torna utile ricordare il tappo aperto sul fondo della nostra metaforica vasca: le palline vicine al vortice vanno ovviamente più veloci di quelle periferiche, che tarderanno ancora ad arrivare al gorgo. Così è anche per i maser di Cepheus, ma questi, appunto, vanno più lenti del previsto.
Insomma, c’è ancora molto da scoprire su questa stella in formazione. Nel frattempo, il mondo scientifico non smette d’interrogarsi sui maser. Proprio a Cagliari, dal 4 all’8 settembre prossimi, si terrà il symposium dell’Unione astronomica internazionale (Iau) Astrophysical Masers: Unlocking the Mysteries of the Universe. Per quattro giorni circa centocinquanta “maseristi” da tutto il mondo faranno il punto della situazione su questi oggetti, e l’articolo di Sanna, nonché il futuro ruolo del Sardinia Radio Telescope in questo tipo di osservazioni, saranno fra gli argomenti di discussione.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “Planar infall of CH3OH gas around Cepheus A HW2”, di A. Sanna, L. Moscadelli, G. Surcis, H.J. van Langevelde, K.J.E. Torstensson, A.M. Sobolev