Sullo sfondo uno spicchio di cielo brulicante di stelle adulte. Al centro, in primo piano, miriadi di astri nascenti in procinto di accendersi per prendere il loro posto nell’universo. È una delle ultime immagini che ci regala il telescopio spaziale James Webb. Il palcoscenico è una porzione della nostra galassia, la Via Lattea. Per essere precisi, una fetta di cielo che si estende per 50 anni luce al centro della nostra galassia, dove emerge maestosa la regione di intensa formazione stellare Sagittarius C (Sgr C).
L’immagine della regione di formazione stellare Sagittarius C ottenuta dalla Near-Infrared camera di Jwst. Crediti: Nasa, Esa, Csa, StscI, Samuel Crowe (Uva)
«Su questa regione non sono mai stati ottenuti dati nell’infrarosso con il livello di risoluzione e sensibilità che può darci il telescopio James Webb», dice Samuel Crowe, ricercatore all’Università della Virginia, nel team di astronomi che ha condotto le osservazioni. «Quelle che vediamo nell’immagine sono caratteristiche che osserviamo qui per la prima volta. Il telescopio James Webb ha rivelato un’incredibile quantità di dettagli, permettendoci di studiare la formazione stellare in questo tipo di ambiente in un modo che non era possibile prima».
Il centro galattico è una delle regioni più studiate in astrofisica. Il motivo è semplice: essendo situato a circa 25mila anni luce dalla Terra, è l’ambiente più vicino che abbiamo in cui è possibile studiare simultaneamente molti dei processi che modellano l’universo. Grazie alla sua elevata sensibilità, Jwst può studiare l’enorme inventario di stelle che contiene questa regione, consentendo agli astronomi di raccogliere informazioni senza precedenti su come si formano le stelle e su come questo processo possa dipendere dall’ambiente cosmico, soprattutto rispetto ad altre regioni della galassia.
Nell’immagine in questione, ottenuta dallo strumento NirCam (Near-Infrared Camera), di stelle il telescopio ce ne mostra circa 500mila, di età e dimensioni diverse. Oltre a queste stelle più avanti con l’età, il telescopio ha svelato però anche altro: miriadi di stelle in formazione che stanno ancora guadagnando massa; stelle pronte a emergere dal bozzolo della nube che le ha generate, accendersi e illuminare il cielo insieme alle stelle più mature che le circondano: gli astri nascenti della regione di formazione stellare Sagittarius C. Jwst ne ha colto il vagito, catturando i fotoni energetici emessi dell’idrogeno ionizzato (la vasta regione blu nell’immagine).
Ma non è finita qui. Oltre a strutture aghiformi la cui natura e sconosciuta, l’immagine mostra anche una enorme nube scura a infrarossi (la grande macchia scura in alto a sinistra dell’immagine). Parte della nube molecolare Sagittarius C, si tratta di una regione così densa di polveri da bloccare persino la luce infrarossa delle stelle che si trovano dietro di essa, da cui il nome con cui vengono chiamate queste nubi. Secondo gli astronomi, sono il sito di formazione di stelle massicce.
Situata tra la nube di gas ionizzato e la nube scura a infrarossi si scorge inoltre un ammasso di protostelle al cui centro si trova G359.44-0.102, una stella in fasce già nota la cui massa è oltre trenta volte quella del Sole.
L’immagine del centro galattico ottenuta da Jwst con indicate le diverse caratteristiche presenti. Crediti: Nasa, Esa, Csa, StscI, Samuel Crowe (Uva)
«Il centro galattico è un luogo affollato e turbolento. Ci sono nubi di gas tumultuoso e magnetizzato che stanno formando stelle. Stelle che, una volta accese, investiranno il gas circostante con i loro venti, getti e radiazioni in uscita», sottolinea Rubén Fedriani, ricercatore presso l’Instituto Astrofísica de Andalucía (Iaa), in Spagna, anche lui nel team che ha condotto le osservazioni. «Il telescopio James Webb ci ha fornito moltissimi dati su questo ambiente estremo, che stiamo iniziando a studiare più approfonditamente».
Le osservazioni che hanno permesso di ottenere questa immagine fanno parte del programma “A Census of High- and Low-Mass Star Formation in a Galactic Center Molecular Cloud”, un’indagine condotta nell’ambito del secondo ciclo del programma General Observer (Go) di Jwst (Cycle 2 General Observer (Go). L’obiettivo del programma osservativo era quello studiare la nube molecolare Sagittarius C, in particolare la protostella massiccia G359.44-0.102 e le regioni circostanti, al fine di determinare il tasso di formazione stellare e testare i modelli teorici di formazione delle stelle massicce in questo ambiente estremo.
Nonostante l’intenso lavoro di osservazione del centro galattico con questa e altre survey, ci sono tuttavia aspetti fondamentali ancora sconosciuti che riguardano questa regione. Qual è la storia della formazione del centro galattico e la sua relazione con la storia complessiva della formazione della Via Lattea? Quanta massa stellare si è formata negli ultimi 30 milioni di anni nel centro galattico? Perché il tasso di formazione stellare è di uno o due ordini di grandezza inferiore a quanto previsto. E ancora: qual è la struttura tridimensionale del mezzo interstellare (Ism) che alimenta la formazione stellare nel centro galattico?
I cento parsec più interni della Via Lattea. La regione del centro galattico che intende studiare la campagna osservativa “A large Survey of the Galactic Center”. Crediti: Schodel et al. 2023
Una risposta a queste domande potrebbe arrivare con il ciclo 3 del programma General Observer , il cui inizio è previsto il primo luglio 2024. Tra le proposte presentate come parte di questo nuovo ciclo di osservazioni c’è una survey che mira a studiare in dettaglio i cento parsec più interni della Via Lattea. Il proposal in questione, pubblicato come white paper su arXiv.org, è stato sottoscritto da più di cento astronomi provenienti da oltre ottanta istituzioni in tutto il mondo, tra cui Gabriele Ponti, Konstantina Anastasopoulou, Santi Cassisi e Mario Giuseppe Guarcello dell’Inaf.
«Queste osservazioni NirCam dimostrano come il processo di formazione stellare sia estremo nel centro della Via Lattea», dice a Media Inaf l’astronomo Mario Guarcello, esperto di formazione stellare in servizio presso l’Inaf di Palermo e principal investigator di due programmi osservativi Jwst mirati a studiare la formazione stellare in ambienti molto massicci. «Lo studio del processo di formazione stellare nella regione centrale della nostra galassia è uno degli obiettivi della campagna osservativa “A large Survey of the Galactic Center” proposta nel ciclo 3 di Jwst, che vede un’importante partecipazione di astronomi Inaf». Se i ricercatori otterranno il tempo osservativo richiesto, questa immagine del centro galattico potrebbe essere dunque solo un assaggio.