gov-civil-vilareal.ptCome nascono le stelle? Assolutamente meravigliosamente. Guarda tu stesso.
>Come nascono le stelle?
Dopo millenni di domande, gli astronomi sono ora in grado di rispondere a questa domanda, almeno in larga misura. Enormi nubi di gas e polvere nello spazio collassano e si formano grumi di materiale più denso che poi collassano più rapidamente, la loro stessa gravità li comprime fino a quando non possono innescare la fusione nucleare nei loro nuclei.
È nata una stella.
Ma ci sono ancora quantità di domande a cui rispondere qui, un sacco di dettagli da compilare. E non solo dettagli, ma anche domande di grande respiro. Letteralmente.
Così 90 astronomi di 30 istituzioni di tutto il mondo hanno formato una squadra osservare le galassie vicine utilizzando alcuni dei migliori telescopi del pianeta . Queste galassie sono abbastanza vicine a noi da poter vedere le singole regioni di formazione stellare al loro interno, ma anche abbastanza lontane da poter vedere l'intera galassia allo stesso tempo, ottenendo una panoramica di questo processo.
Un processo non solo complesso, ma anche straordinariamente bello.
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NGC 4303, una galassia a spirale frontale a circa 53 milioni di anni luce dalla Terra, vista in luce visibile (blu) e lunghezze d'onda millimetriche (arancione) che mostrano regioni attive di formazione stellare. Credito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS
Il progetto si chiama PHANGS , per Fisica ad alta risoluzione angolare nelle vicinanze di GalaxieS . Letteralmente, cercando di capire in dettaglio la fisica della nascita delle stelle nelle galassie vicine, scrutandole in profondità con una visione molto nitida.
La portata di questo progetto è immensa . Stanno osservando quasi un centinaio di galassie, mappando oltre centomila nebulose formatrici di stelle individuali. È incredibile.
Ci sono due telescopi che giocano un ruolo importante qui. Uno è ANIMA , l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array , una raccolta di dozzine di piatti in Cile. Questi guardano la luce con una lunghezza d'onda di circa un millimetro (molto più lunga della luce visibile, del tipo che vediamo), che viene emessa dal gas freddo. Ad esempio, il monossido di carbonio emette proprio a questa lunghezza d'onda e si trova comunemente in dense nubi di gas in cui la formazione stellare è imminente o in corso.
NGC 1300, una galassia distante circa 61 milioni di anni luce, mostra la formazione stellare (arancione) in un piccolo anello attorno al nucleo e nei bracci di spirale, ma non nella barra, la lunga regione a forma di losanga attorno al suo centro. Credito: ESO/PHANGS
L'altro è il Very Large Telescope , un insieme di quattro colossi di 8,2 metri anche in Cile. La fotocamera utilizzata si chiama MUSE, per Esploratore spettroscopico multiunità . Ci vogliono spettri, scomponendo la luce in arrivo in migliaia di singoli colori , che può essere analizzato per determinare una grande quantità di informazioni su un oggetto: la sua composizione elementare (come idrogeno, ossigeno, zolfo e così via), abbondanze elementali, temperatura, densità e molto altro.
La combinazione di ALMA e VLT/MUSE consente agli astronomi di studiare la nascita delle stelle in modo più dettagliato e su scala più ampia di quanto non sia mai stato realizzato prima.
Cinque galassie a spirale vicine (in senso orario da sinistra in alto: NGC 1300, NGC 1087, NGC 3627, NGC 4254 e NGC 4303) osservate dal progetto PHANGS per osservare la formazione stellare. Le aree d'oro sono dove le stelle stanno nascendo attivamente. Credito: ESO/PHANGS
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La bellezza di queste immagini è impressionante. Galassie a spirale — essenzialmente enormi dischi piatti con motivi a spirale al loro interno - tendono a creare molte stelle, quindi gli astronomi le hanno prese di mira. Inoltre, hanno scelto quelli che erano più o meno faccia a faccia, in modo da ridurre al minimo lo sguardo attraverso il disco; in questo modo le nubi di gas sono facilmente visibili e possono essere esaminate ad alta risoluzione senza interferenze. Questa è fondamentalmente una lista di controllo per creare immagini intensamente meravigliose.
La scienza che cercano è profonda. Capiamo molto su come si formano le stelle, ma ancora non capiamo cose come come inizia il processo in primo luogo; cosa fa esattamente crollare una nuvola di gas freddo? Si scontra con un'altra nuvola, uno scontro cosmico che sgretola entrambi in un modo che cadono su se stessi e iniziano a creare stelle? Quali sono i passaggi intermedi? Sono gli stessi ovunque in una galassia?
Le stelle preferiscono nascere vicino al centro delle galassie o più lontano? Da qualche parte nel mezzo? Si formano più facilmente sulla curva interna di un braccio a spirale o all'esterno? La dimensione della nuvola di gas è importante? Alcune nebulose producono facilmente stelle più massicce, stelle destinate ad esplodere come supernovae? Abbiamo alcune risposte generali a queste domande, ma vogliamo dettagli .
NGC 4254 è una galassia a spirale a 50 milioni di anni luce dalla Terra. Sta sperimentando un elevato tasso di formazione stellare, visto in questa immagine come le regioni (arancioni) osservate da ALMA in lunghezze d'onda millimetriche che mostrano gas freddo. Credito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS
E a proposito, le stelle influenzano profondamente il loro luogo di nascita dopo la loro nascita. Emettono venti veloci di particelle subatomiche e intensa luce ultravioletta che divorano il gas e la polvere intorno a loro, scavando enormi cavità e influenzando il modo in cui nascono altre stelle. Alla fine esplodono anche e puoi scommettere che influisce sulle cose. Una supernova è un evento terrificante, rilasciando in poche settimane tanta energia quanta ne farà il Sole nel corso della sua vita .
Le risposte a queste domande possono essere trovate solo osservando cosa sta succedendo su piccola e grande scala in queste galassie, che è ciò per cui PHANGS è progettato per fare. C'è stata una prima pubblicazione dei risultati di ALMA nel 2019, e poi una più completa all'inizio di quest'anno. Questa nuova versione include i dati MUSE, che è enorme: 15 milioni di spettri di 30.000 nebulose, un tesoro di dati astronomici che verrà estratto per molti anni alla ricerca di questa comprensione.
Non solo, ma molte di queste galassie sono state o saranno mappate dal telescopio spaziale Hubble, che fornisce una risoluzione ancora maggiore, e il progetto proseguirà con il James Webb Space Telescope, che dovrebbe essere lanciato entro un anno. Otterrà immagini e spettri ad altissima risoluzione di queste galassie nell'infrarosso, aggiungendo ai dati un'altra fetta dello spettro elettromagnetico.
Adoro questo. Sono un grande fan delle indagini astronomiche ambiziose e radicali che vengono intraprese per uno scopo specifico, ma che forniscono anche alla comunità un vasto e profondo database di osservazioni che può essere utilizzato per una vasta gamma di altri progetti, molti dei quali hanno non è nemmeno stato sognato. Ma quando un giovane astronomo pensa a qualcosa di interessante su cui indagare, quei dati aspetteranno.
E non posso farci niente: mi piace quando scienza e arte camminano mano nella mano in questo modo. Gli scienziati sono umani, e noi sussultiamo e siamo sbalorditi dalla bellezza che vediamo nei cieli. Osservazioni come queste miglioreranno la nostra conoscenza dell'Universo che ci circonda, aiutandoci a rispondere a grandi domande, come, come siamo arrivati qui?
E sono anche solo seriamente belli e meravigliosi.
C'è bellezza nella scienza, così come c'è scienza nell'arte. Sono due facce della stessa medaglia.
Le mie parole, sovrapposte alla splendida astrofotografia di Rogelio Bernal Andreo. Credito: Rogelio Bernal Andreo / Phil Plait
