La formazione stellare è uno dei fenomeni più elementari nell'Universo. All'interno delle stelle, il materiale primordiale del Big Bang viene trasformato in elementi più pesanti che osserviamo oggi. Nelle atmosfere estese di alcuni tipi di stelle, questi elementi si combinano in sistemi più complessi come molecole e granelli di polvere, i mattoni per nuovi pianeti, stelle e galassie e, in definitiva, per la vita. I processi violenti di formazione stellare lasciano risplendere galassie opache nell'oscurità dello spazio profondo e le rendono visibili a grandi distanze.
La formazione stellare inizia con il collasso delle parti più dense delle nuvole interstellari, regioni caratterizzate da una concentrazione relativamente elevata di gas molecolare e polvere come il complesso di Orione (ESO PR Foto 20/04) e la regione del Centro Galattico (Comunicato Stampa ESO 26 / 03). Dato che questo gas e polvere sono prodotti della precedente formazione stellare, ci deve essere stata un'epoca in anticipo quando non esistevano ancora.
Ma come si sono formate le prime stelle? In effetti, descrivere e spiegare la "formazione stellare primordiale" - senza gas molecolare e polvere - è una grande sfida nella moderna astrofisica.
Una particolare classe di galassie relativamente piccole, note come "Galassie nane blu", forniscono probabilmente esempi vicini e contemporanei di ciò che potrebbe essere accaduto nell'universo primordiale durante la formazione delle prime stelle. Queste galassie sono povere di polvere e di elementi più pesanti. Contengono nuvole interstellari che, in alcuni casi, sembrano abbastanza simili a quelle nuvole primordiali da cui si sono formate le prime stelle. Eppure, nonostante la relativa mancanza di polvere e gas molecolare che formano gli ingredienti di base per la formazione stellare come la conosciamo dalla Via Lattea, quelle Galassie Blue Dwarf a volte ospitano regioni molto attive che formano le stelle. Pertanto, studiando quelle aree, possiamo sperare di comprendere meglio i processi di formazione stellare nell'Universo primordiale.
Formazione stellare molto attiva in NGC 5253
NGC 5253 è una delle galassie nane blu più vicine; si trova ad una distanza di circa 11 milioni di anni luce nella direzione della costellazione meridionale Centaurus. Qualche tempo fa un gruppo di astronomi europei [1] ha deciso di dare un'occhiata più da vicino a questo oggetto e di studiare i processi di formazione stellare nell'ambiente primordiale di questa galassia.
È vero, NGC 5253 contiene polvere ed elementi più pesanti, ma significativamente meno della nostra galassia della Via Lattea. Tuttavia, è piuttosto estremo come un sito di intensa formazione stellare, una proficua "galassia starburst" nella terminologia astronomica e un oggetto primario per studi dettagliati sulla formazione stellare su larga scala.
ESO PR Photo 31a / 04 offre una vista impressionante di NGC 5253. Questa immagine composita si basa su un'esposizione nel vicino infrarosso ottenuta con lo strumento ISAAC multimodale montato sul telescopio Antu VLT da 8,2 m presso l'Osservatorio Paranal ESO (Cile) , nonché due immagini nella banda d'onda ottica ottenute dall'archivio dati del telescopio spaziale Hubble (situato presso l'ESO Garching). L'immagine VLT (nella banda K a lunghezza d'onda 2,16? M) è codificata in rosso, le immagini HST sono blu (banda V a 0,55? M) e verde (banda I a 0,79? M), rispettivamente.
L'enorme capacità di raccolta della luce e l'ottima qualità ottica del VLT hanno permesso di ottenere un'immagine molto dettagliata del vicino infrarosso (cfr. Foto PR 31b / 04) durante un'esposizione della durata di soli 5 minuti. Le eccellenti condizioni atmosferiche di Paranal al momento dell'osservazione (vedendo 0.4 arcsec) consentono la combinazione di dati spaziali e terrestri in una foto a colori di questo interessante oggetto.
Una grande corsia della polvere è visibile sul lato occidentale (destro) della galassia, ma macchie di polvere sono visibili ovunque, insieme a un gran numero di stelle colorate e ammassi stellari. Le diverse tonalità di colore sono indicative dell'età degli oggetti e del grado di oscurazione della polvere interstellare. L'immagine VLT nel vicino infrarosso penetra molto meglio nelle nuvole di polvere rispetto alle immagini HST ottiche e alcuni oggetti profondamente incorporati che non vengono rilevati nell'ottica appaiono quindi rossi nell'immagine combinata.
Misurando le dimensioni e la luminosità dell'infrarosso di ciascuno di questi oggetti "nascosti", gli astronomi sono stati in grado di distinguere le stelle dagli ammassi stellari; contano non meno di 115 cluster. È stato anche possibile derivare la loro età - circa 50 di loro sono molto giovani in termini astronomici, meno di 20 milioni di anni. La distribuzione delle masse delle stelle ammassate assomiglia a quella osservata negli ammassi di altre galassie stellari, ma il gran numero di ammassi e stelle giovani è straordinario in una galassia piccola come NGC 5253.
Quando si ottengono immagini di NGC 5253 a lunghezze d'onda progressivamente più lunghe, cfr. ESO PR Photo 31c / 04, che è stata scattata con il VLT nella banda L (lunghezza d'onda 3,7? M), la galassia sembra piuttosto diversa. Non mostra più la ricchezza di fonti vista nell'immagine della banda K ed è ora dominata da un singolo oggetto luminoso. Per mezzo di un gran numero di osservazioni in diverse regioni di lunghezza d'onda, dall'ottico alla radio, gli astronomi scoprono che questo singolo oggetto emette tanta energia nella parte infrarossa dello spettro come l'intera galassia nella regione ottica. La quantità di energia irradiata a diverse lunghezze d'onda mostra che si tratta di un ammasso stellare giovane (pochi milioni di anni), molto massiccio (oltre un milione di masse solari), incorporato in una nuvola di polvere densa e pesante (più di 100.000 masse solari di polvere ; l'emissione vista in PR Photo 31c / 04 proviene da questa polvere).
Uno sguardo verso gli inizi
Questi risultati mostrano che una galassia piccola come NGC 5253, quasi 100 volte più piccola della nostra galassia della Via Lattea, può produrre centinaia di ammassi stellari compatti. I più piccoli di questi ammassi sono ancora profondamente radicati nelle loro nuvole natali, ma se osservati con strumenti sensibili agli infrarossi come ISAAC al VLT, si distinguono davvero come oggetti molto luminosi.
Il più massiccio di questi ammassi detiene circa un milione di masse solari e brilla fino a 5000 stelle massicce molto luminose. Potrebbe benissimo essere simile ai progenitori dell'Universo primordiale dei vecchi ammassi globulari che ora osserviamo in grandi galassie come la Via Lattea. In questo senso, NGC 5253 ci offre una visione diretta verso i nostri inizi.
Nota
[1] Il gruppo è composto da Giovanni Cresci (Università di Firenze, Italia), Leonardo Vanzi (ESO-Cile) e Marc Sauvage (CEA / DSN / DAPNIA, Saclay, Francia). Maggiori dettagli sulla presente indagine sono disponibili in un documento di ricerca ("The Star Cluster popolazione di NGC 5253" di G. Cresci et al.) Che apparirà presto nella principale rivista di ricerca Astronomia e astrofisica (una prestampa è disponibile come astro-ph / 0.411.486).
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
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