Un’istantanea di una nube molecolare gigante simulata nella quale sono stati evidenziati gruppi di stelle in formazione. Crediti: McMaster University
Corey Howard, Ralph Pudritz e William Harris, autori dell’articolo pubblicato il 25 giugno, si sono serviti di simulazioni al computer altamente sofisticate per ricreare ciò che accade all’interno di gigantesche nubi di gas per dare origine ad ammassi di stelle, legate insieme dalla gravità.
Pudritz e Harris, entrambi professori di fisica e astronomia alla McMaster, sono stati i supervisori della tesi di dottorato di Howard e hanno guidato la sua ricerca. Da poco Howard ha completato la ricerca post-dottorato presso la medesima Università.
Le simulazioni all’avanguardia oggetto della ricerca riguardano una nube di gas interstellare con un diametro di 500 anni luce, e ne ripercorrono l’evoluzione attraverso 5 milioni di anni, provocata dalla turbolenza, dalla gravità e dall’intensa pressione di radiazione prodotta dalle stelle massicce all’interno degli ammassi in formazione.
La ricerca mostra come le diverse forze in gioco creano densi filamenti che incanalano il gas in ciò che alla fine diventa ammassi super-luminosi di stelle che possono fondersi con altri ammassi per formare vasti ammassi globulari.
«La maggior parte delle stelle nelle galassie si formano all’interno di ammassi stellari in dense nubi molecolari, quindi una delle domande più elementari in astronomia è come si formano gli ammassi stellari visto che sono costituiti da centinaia a milioni di stelle in condizioni molto diverse», dice Pudritz. «Le nostre simulazioni sono state accuratamente progettate per determinare se questo processo di formazione sia universale oppure no».
Gli autori, nella loro simulazione, hanno programmato i dati relativi a variabili quali la pressione del gas, la turbolenza spaziale e la pressione di radiazione e l’hanno condotta usando risorse che includevano SciNet, il più grande centro supercomputer del Canada.
Dopo un mese, il programma ha portato ad ammassi stellari identici a quelli conosciuti, dimostrando come i ricercatori siano di fatto riusciti a decodificare la formazione degli ammassi stellari, compiendo un importante passo avanti verso la comprensione della loro formazione, che è stata a lungo oggetto di dibattito tra gli astrofisici.
«Il nostro lavoro dimostra che un ammasso stellare massiccio rappresenta la naturale evoluzione di una grande quantità di gas», afferma Howard. «Poiché enormi ammassi stellari tracciano le condizioni delle galassie in cui si formano, potremmo anche usare questa conoscenza per risalire alle condizioni nell’universo distante».
Come sottolineato dagli autori, molti avevano in precedenza sostenuto che ammassi di diverse dimensioni ed età si dovessero formare in modo diverso, ma la nuova ricerca mostra che in realtà si formano tutti allo stesso modo.
Le simulazioni mostrano che il risultato finale dipende dal serbatoio iniziale di gas che, grazie alla turbolenza, alla gravità e alla pressione di radiazione, è in grado di creare ammassi di stelle di varie dimensioni nel corso di pochi milioni di anni.
«Questa è la prima via convincente per modellare la formazione di ammassi stellari», dice Harris. «Si applica su tutte le scale di massa – piccoli e grandi ammassi – e dovrebbe funzionare in qualsiasi momento particolare nella storia dell’universo, in ogni particolare galassia».
Tali simulazioni sarebbero state impensabili 10 anni fa, dicono gli autori. Il successo di questo progetto suggerisce che ricerche simili su altri problemi complessi, come la formazione di intere galassie fino alla nascita di specifiche singole stelle, potrebbero presto essere a portata di mano.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “A universal route for the formation of massive star clusters in giant molecular clouds” di Corey S. Howard, Ralph E. Pudritz & William E. Harris