Due immagini Rgb di Westerlund 1: in alto, ai raggi X ottenuta dalle osservazioni di Chandra/Acis; in basso, in infrarosso ottenuta con l’Hubble Space Telescope
Gli ammassi stellari sono oggetti di grande interesse nello studio di vari aspetti dell’evoluzione stellare e, nel caso degli ammassi più giovani, per la ricerca sui prodotti del processo di formazione stellare e planetaria. La nostra galassia ospita una ricca popolazione di ammassi stellari giovani, i quali tipicamente presentano una massa di alcune centinaia di masse solari. Nell’intorno solare, ad esempio, si trovano solo pochi ammassi stellari giovani con una massa di alcune migliaia di masse solari, come il Trapezio nella Nebulosa di Orione o Ngc 2264 nella Nebulosa Cono.
Quali sono gli ammassi stellari giovani più massicci nella Via Lattea? Attualmente, la nostra galassia ospita davvero pochi ammassi con una massa superiore ad alcune decine di migliaia di masse solari, come ad esempio gli ammassi stellari Westerlund 1 e 2, Ngc 3603, o l’Arches e il Quintuplet Cluster – questi ultimi situati vicino al centro della Via Lattea. Questi rari “ammassi stellari supermassicci” costituiscono, in realtà, oggetti di notevole interesse scientifico. Essi infatti rappresentano un ambiente di formazione stellare estremo, caratterizzato da intensi campi di radiazione ultravioletta e raggi X, nonché da particelle relativistiche, prodotti da ricche e compatte popolazioni di stelle di grande massa. Questa radiazione influisce su tutti gli aspetti del processo di formazione stellare e planetaria, che quindi si svolge negli ambienti supermassicci in modo diverso rispetto agli ambienti di piccola massa. Inoltre, gli ammassi stellari supermassicci sono comunemente osservati nelle galassie che attraversano epoche di intensa formazione stellare, come le galassie interagenti e quelle dell’universo primordiale. Perfino nella Via Lattea, durante i principali episodi di fusione con le galassie nane circostanti, la formazione stellare in ambienti supermassicci era più frequente rispetto alla situazione attuale.
L’ammasso stellare giovane più massiccio nella Via Lattea è proprio Westerlund 1, con una massa attuale superiore alle centinaia di migliaia di masse solari, una distanza di circa 14mila anni luce da noi (è l’ammasso supermassiccio più vicino al Sole) e un’età inferiore ai 10 milioni di anni. Grazie a queste caratteristiche, Westerlund 1 rappresenta l’oggetto ideale per studiare i risultati del processo di formazione stellare e planetaria in ambienti di formazione stellare supermassiccia. Inoltre, Westerlund 1 ospita la più ricca popolazione di stelle di grande massa mai osservata in un ammasso stellare della Via Lattea, e alcuni oggetti compatti generati dall’esplosione delle stelle più massicce formate nell’ammasso. Questo ha motivato il progetto Ewocs (Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey), guidato dall’astrofisico Mario Giuseppe Guarcello dell’Inaf di Palermo e mirato a studiare i due superammassi stellari Westerlund 1 e 2.
Alcuni dei ricercatori dell’Inaf – Osservatorio astronomico di Palermo che hanno preso parte al progetto. Da sinistra: Francesco Damiani, Sara Bonito, Giusi Micela, Daniele Locci, Mario Guarcello, Loredana Prisinzano e Salvatore Sciortino. Crediti: Inaf Oa Palermo
«Ammassi stellari supermassicci come Westerlund 1 e 2», spiega Guarcello a Media Inaf, «permettono di studiare le condizioni più estreme in cui stelle e, forse, anche i pianeti, si formano. Si tratta di ambienti dominati da ricche e dense popolazioni di stelle massicce, che inondano l’ambiente circostante di radiazione ultravioletta, raggi X, e particelle ad altissima energia. Il progetto Ewocs – grazie alle osservazioni condotte con il James Webb Space Telescope e con Chandra, a dati di archivio, ed a un’estesa collaborazione che conta più di 50 ricercatori e ricercatrici esperti in campi quali la formazione stellare, i dischi protoplanetari, le stelle massicce, le nane brune e gli oggetti compatti – mira proprio a comprendere nel dettaglio come il processo di formazione stellare e planetaria avvenga in ambienti così estremi, e quale sia il ruolo degli ambienti di formazione stellare supermassicci nell’evoluzione di una galassia come la nostra».
Il progetto si basa principalmente su osservazioni in infrarosso ottenute, appunto, da Jwst e su una lunga osservazione ai raggi X (311 ore) di Westerlund 1 ottenuta con lo strumento Acis a bordo di Chandra. L’osservazione ai raggi X è necessaria per selezionare le stelle giovani associate all’ammasso stellare, grazie all’elevato livello di emissione di raggi X tipico delle stelle di pochi milioni di anni di età, e per studiare i processi ad alta energia che avvengono in queste stelle, nelle stelle di grande massa, negli oggetti compatti e all’interno dell’ammasso. Il primo studio prodotto dal progetto Ewocs, guidato da Guarcello e già accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics, presenta l’analisi delle osservazioni ai raggi X di Westerlund 1 e l’identificazione di 5963 sorgenti di raggi X, per lo più stelle dell’ammasso. La sorgente più luminosa ai raggi X in Westerlund 1 è la pulsar Cxo J164710.20-455217, una stella a neutroni generata da una supernova avvenuta circa 700mila anni fa. La pulsar è seguita da alcune stelle di grande massa e stelle di Wolf-Rayet in sistemi binari, dove i raggi X sono prodotti principalmente nella regione in cui i venti delle stelle massicce collidono a centinaia di km/s, riscaldandosi a milioni di gradi. Il catalogo sarà utilizzato nella maggior parte degli studi futuri associati al progetto Ewocs.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “EWOCS-I: The catalog of X-ray sources in Westerlund 1 from the Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey”, di M. G. Guarcello, E. Flaccomio, J. F. Albacete-Colombo, V. Almendros-Abad, K. Anastasopoulou, M. Andersen, C. Argiroffi, A. Bayo, E. S. Bartlett, N. Bastian, M. De Becker, W. Best, R. Bonito, A. Borghese, D. Calzetti, R. Castellanos, C. Cecchi-Pestellini, S. Clark, C. J. Clarke, F. Coti Zelati, F. Damiani, J. J. Drake, M. Gennaro, A. Ginsburg, E. K. Grebel, J. L. Hora, G. L. Israel, G. Lawrence, D. Locci, M. Mapelli, J. R. Martinez-Galarza, G. Micela, M. Miceli, E. Moraux, K. Muzic, F. Najarro, I. Negueruela, A. Nota, C. Pallanca, L. Prisinzano, B. Ritchie, M. Robberto, T. Rom, E. Sabbi, A. Scholz, S. Sciortino, C. Trigilio, G. Umana, A. Winter, N. J. Wright e P. Zeidler