Raccolta di esempi di galassie con regioni di formazione stellare attive e diverse fra loro osservate con Alma nell’ambito del progetto Phangs. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO)
Pensiamo che i raggruppamenti di galassie nell’universo siano come le regioni in cui è divisa una nazione, e che le singole galassie siano le città. Ogni città, come di consueto, è divisa in quartieri. Ci sono quartieri più o meno attivi, più o meno vivi, più o meno giovani. In alcuni di essi si trovano dei veri e propri vivai, in cui nuove stelle si formano numerose. Si tratta delle nubi molecolari, costituite prevalentemente da gas e polveri, e che durante la loro attività possono dar vita a decine di migliaia di nuove stelle. La loro diversità è stata indagata, tra il 2013 e il 2019, dagli astronomi del progetto Phangs (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS), che hanno utilizzato i radiointerferometri Alma per condurre la prima indagine sistematica di 100 mila vivai stellari in 90 galassie nell’universo vicino. Lo scopo, capire come sono fatti questi ambienti, se si somigliano e in che modo dipendono dalla conformazione delle loro galassie madri. Dieci articoli che presentano tutti i risultati ottenuti dalla survey sono presentati questa settimana al 238esimo incontro della American Astronomical Society (Aas).
«Eravamo abituati a pensare che tutti i vivai stellari di ogni galassia dovessero avere più o meno lo stesso aspetto, ma questa indagine ha rivelato che non è così, e che i vivai stellari cambiano da un luogo all’altro», commenta Adam Leroy, professore associato di astronomia alla Ohio State University e primo autore del paper di presentazione della survey Phangs-Alma. «Questa è la prima volta che abbiamo immagini a lunghezze d’onda millimetriche di così tante galassie vicine con la stessa nitidezza e qualità delle immagini ottiche. Mentre le immagini ottiche ci mostrano la luce delle stelle, queste nuove immagini ci mostrano le nubi molecolari che formano quelle stelle».
Continuando a pensare a questi vivai stellari come quartieri galattici, gli scienziati hanno paragonato le differenze osservate al modo in cui le persone, le case, i quartieri e le città mostrano caratteristiche simili ma cambiano da regione a regione e da paese a paese. «Per capire come si formano le stelle, dobbiamo collocare la nascita di una singola stella nel suo posto nell’universo. È come collegare una persona alla sua casa, al suo quartiere, alla sua città e alla sua regione. Se una galassia rappresenta una città, allora il quartiere è il braccio a spirale, la casa l’unità di formazione stellare, e le galassie vicine sono città vicine nella stessa regione» spiega Eva Schinnerer, astronoma del Max Planck Institute for Astronomy (Mpia) di Heidelberg e Principal Investigator della collaborazione Phangs. «Queste osservazioni ci hanno insegnato che il “quartiere” ha effetti piccoli ma pronunciati sul luogo e il numero di stelle che può nascere».
Per comprendere meglio la formazione stellare in diversi tipi di galassie, il team ha osservato somiglianze e differenze nelle proprietà del gas molecolare e nei processi di formazione stellare nel disco, nelle barre stellari, nei bracci a spirale e nei centri, confermando che la posizione, o quartiere, gioca un ruolo critico nella formazione delle stelle. Nello specifico, Alma ha osservato l’emissione millimetrica proveniente da molecole di monossido di carbonio (CO) presenti nelle nubi molecolari in un campione di galassie attive – che stanno cioè formando stelle – situate nel cielo australe e posizionate “di faccia” rispetto alla Terra. Grazie ad Alma, gli scienziati hanno creato un vero e proprio inventario contenente diversi tipi di galassie e – in esse – la diversa gamma di ambienti che determinano le condizioni in cui vivono le nubi di gas che formano le stelle. Una raccolta così vasta è senza precedenti.
Ora un po’ di risultati. Innanzitutto, le proprietà delle nubi stellari, che dipendono da dove esse si collocano: le nubi nelle regioni centrali dense delle galassie tendono ad essere più massicce, più dense e più turbolente delle nubi che risiedono nella tranquilla periferia. Anche il ciclo di vita delle nubi dipende dal loro ambiente, che determina in particolare la velocità con cui una nube forma le stelle e il processo che porta alla distruzione della nube stessa.
Prima di Alma, generare mappe così dettagliate era impensabile. Questo nuovo atlante – che contiene 90 delle migliori mappe mai realizzate che prevedono dove si formerà la prossima generazione di stelle – non è però la fine della storia. La scoperta della variabilità dei vivai stellari nelle galassie apre la strada a nuove domande, ad esempio perché o come queste variazioni influenzino le stelle e i pianeti formati. Saranno queste le domande sulle quali gli astronomi di Phangs si concentreranno in futuro.
Per saperne di più:
- Leggi su arXiv il pre-print dell’articolo “PHANGS-ALMA: Arcsecond CO(2-1) Imaging of Nearby Star-Forming Galaxies” di Adam K. Leroy, Eva Schinnerer, Annie Hughes, Erik Rosolowsky, Jérôme Pety, Andreas Schruba, Antonio Usero, Guillermo A. Blanc, Mélanie Chevance, Eric Emsellem, Christopher M. Faesi, Cinthya N. Herrera, Daizhong Liu, Sharon E. Meidt, Miguel Querejeta, Toshiki Saito, Karin M. Sandstrom, Jiayi Sun, Thomas G. Williams, Gagandeep S. Anand, Ashley T. Barnes, Erica A. Behrens, Francesco Belfiore, Samantha M. Benincasa, Ivana Bešlić, Frank Bigiel, Alberto D. Bolatto, Jakob S. den Brok, Yixian Cao, Rupali Chandar, Jérémy Chastenet, I-Da Chiang, Enrico Congiu, Daniel A. Dale, Sinan Deger, Cosima Eibensteiner, Oleg V. Egorov, Axel García-Rodríguez, Simon C. O. Glover, Kathryn Grasha, Jonathan D. Henshaw, I-Ting Ho, Amanda A. Kepley, Jaeyeon Kim, Ralf S. Klessen, Kathryn Kreckel, Eric W. Koch, J. M. Diederik Kruijssen, Kirsten L. Larson, Janice C. Lee, Laura A. Lopez, Josh Machado, Ness Mayker, Rebecca McElroy, Eric J. Murphy, Eve C. Ostriker, Hsi-An Pan, Ismael Pessa, Johannes Puschnig, Alessandro Razza, Patricia Sánchez-Blázquez, Francesco Santoro, Amy Sardone, Fabian Scheuermann, Kazimierz Sliwa, Mattia C. Sormani, Sophia K. Stuber, David A. Thilker, Jordan A. Turner, Dyas Utomo, Elizabeth J. Watkins, Bradley Whitmore