Tasso di natalità “alle stelle” osservato nella Grande Nube di Magellano
Notevolissima la recente scoperta fatta grazie al telescopio James Webb. Nella vicina galassia di Magellano (la Grande Nube di Magellano), nonostante la “giovane” età di circa un miliardo di anni, è stato scoperto un tasso di natalità stellare elevatissimo, tipicamente osservato nell’Universo, ma di ben 10 miliardi di anni fa!
Chi vive o ha potuto visitare i paesi dell'emisfero australe avrà notato le due piccole nubi (le Nubi di Magellano), ben visibili ad occhio nudo, che perennemente stazionano in direzione delle due costellazioni australi di Mensa e Dorado.
L’esistenza di queste nubi venne documentata in Europa già nel sedicesimo secolo dai rapporti nautici dei navigatori europei tra cui Ferdinando Magellano, da cui il nome.
Solo con l’avvento dei cannocchiali si comprese la loro vera natura di galassie, quindi di insiemi di così tante stelle tra loro vicine e legate gravitazionalmente da apparire all’occhio indistinte e con la parvenza di nuvole. Tuttavia, sebbene galassie, il nome di “nubi” è rimasto inalterato.
Ciò che ha sorpreso gli astronomi, nonostante decenni di osservazioni e studi di queste nubi, è che sebbene siano relativamente giovani, con un’età di poco superiore al miliardo di anni, in esse sono presenti regioni in cui sta avvenendo la formazione di nuove stelle, ma a ritmi assolutamente inaspettati.
La formazione stellare nel tempo
In base ai più recenti studi, le prime stelle hanno iniziato a formarsi circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang. Considerata la stima attuale dell'età dell’Universo di circa 13.8 miliardi di anni, la formazione stellare sarebbe iniziata circa 13.7 miliardi di anni fa.
Il tasso di formazione stellare è cambiato nel tempo. Si stima che dopo la nascita delle prime stelle, appunto 100 milioni di anni dopo il Big Bang, il tasso di natalità delle stelle sia aumentato raggiungendo un picco massimo circa 3.5 miliardi di anni dopo il Big Bang.
Da allora il tasso di natalità è via via diminuito. Si stima che attualmente nella nostra Galassia si formino mediamente ogni anno un equivalente di 2 masse solari (quindi due stelle simili al Sole, o 4 stelle con massa metà di quella solare, e così via).
Nella vicina Galassia di Andromeda il tasso di formazione è ancora più basso, equivalente a 0.5 masse solari l’anno.
Si stima che circa il 25% delle stelle presenti nell’Universo si sia formata prima del picco nel tasso di natalità, il 50% nei primi 5 miliardi di vita dell’Universo e un altro 25% dopo i primi 7.5 miliardi di anni di vita dell’Universo.
Quale la sorpresa per gli astronomi
La Grande Nube di Magellano è stata osservata dal telescopio James Webb, utilizzando lo strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument). La sensibilità dello strumento massima nel vicino infrarosso ha permesso di superare la barriera ottica dovuta all’abbondante presenza di polveri interstellari, consentendo di osservare in profondità all’interno della Nube.
Queste osservazioni in profondità hanno rivelato la presenza di una regione di formazione stellare, chiamata N79, in cui è attualmente in corso la formazione di stelle prevalentemente più massicce del Sole.
Di tali regioni se ne conoscono numerose. La peculiarità di N79 è che la formazione di stelle sta avvenendo a ritmi “furiosi” di gran lunga maggiori rispetto a quelli generalmente osservati, ad esempio, nella nostra Galassia.
La regione di formazione N79 nella grande Nube di Magellano è estremamente interessante. Infatti, i gas e le polveri di N79 hanno una composizione chimica, molto diversa da quella della nostra Galassia, ma molto simile a quella delle nubi molecolari giganti che popolavano l’Universo miliardi di anni fa, quando il tasso di natalità raggiunse il suo picco, cioè 3.5 miliardi di anni dopo il Big Bang.
Questo significa che poter studiare ciò che sta succedendo in N79 ci permette di capire cosa sia successo 10.3 miliardi di anni fa (cioè 3.5 miliardi di anni dopo il Big Bang) e comprendere perché il tasso di natalità fu così elevato. Infatti, la composizione chimica del gas della nube da cui si formano le stelle gioca un ruolo fondamentale nel favorire o meno la loro formazione.
Cosa si vede nella foto di N79
La foto di N79 scattata dal JWST mostra una nebulosità molto strutturata e brillante dovuta alla presenza di idrogeno che viene ionizzato dalla radiazione emessa dalla stella più brillante situata nella parte superiore dell’immagine (chiamate regioni HII). Distribuite all’interno dell’immagine si notano molti punti luminosi che rappresentano appunto le ne-ostelle in formazione ancora inviluppate nelle polveri.
La struttura regolare a raggi che promana dalla stella più brillante è invece un artefatto, esattamente una figura di diffrazione prodotta dal fatto che il telescopio ha due specchi, il principale da oltre 6 metri di diametro, ed uno secondario molto più piccolo che, intercettando la luce della stella, produce una figura regolare di diffrazione. Questa è ben visibile quando nell’immagine è presente una sorgente compatta molto brillante.
L'immagine della N79 è stata presa in seno ad un programma presentato al James Webb ed approvato dal TAC (Time Allocation Commitee) finalizzato allo studio dell'evoluzione dei dischi circumstellari e degli inviluppi delle neostelle.