Due cicli, due progetti. Gli astronomi di INAF-OAPA esplorano la formazione stellare in ambienti estremi grazie a JWST

La formazione di stelle e pianeti rappresenta il risultato di un complesso processo fisico in cui diversi fattori e protagonisti entrano in gioco: la nube che collassa a causa della sua stessa gravità, le turbolenze e gli effetti magnetici presenti al suo interno, l’evoluzione degli ammassi stellari formati all’interno di tali nubi, le interazioni tra le giovani stelle in questi ammassi e gli impatti delle loro radiazioni sulla nube e sulle stelle vicine. A poche migliaia di anni luce di distanza dal Sole, esistono diverse regioni di formazione stellare che ci hanno permesso di acquisire una maggiore comprensione di questo affascinante e intricato processo. Tuttavia, tali regioni presentano una rilevante limitazione: la loro massa è relativamente contenuta (inferiore a 10000 masse solari, considerando tutte le stelle al loro interno).

 

Questa rappresenta una limitazione significativa, considerando che nelle epoche in cui le galassie generano un numero maggiore di stelle, ovvero quando attraversano fasi di intensa attività di formazione stellare, tale fenomeno si verifica prevalentemente in regioni di notevole massa. Queste regioni, che danno origine a ammassi stellari “supermassicci” (con masse superiori a 10000 masse solari), sono infatti osservate tipicamente in galassie del tipo “starburst”, caratterizzate da un processo vigoroso di formazione stellare diffusa, come ad esempio le galassie interagenti e quelle risalenti all’Universo primordiale. Anche la Via Lattea ha attraversato fasi di “starburst”, durante le quali ha generato molte delle stelle che la compongono oggi.

 

Nei super-ammassi, il processo di formazione di stelle e pianeti si svolge in un ambiente radicalmente diverso da quello tipico delle regioni di formazione stellare di minore massa. Questi ammassi, per esempio, ospitano ricche popolazioni di stelle massicce (cioè stelle con una massa superiore alle 10 masse solari), le quali, con la loro intensa radiazione ultravioletta e i loro densi e massicci venti spesso in collisione tra di loro, danno origine a un ambiente dominato da radiazioni e particelle ad alta energia. In questi super-ammassi, vari aspetti fisici del processo di formazione stellare e planetaria sono influenzati dall’ambiente circostante: ad esempio, è possibile che la formazione planetaria venga interrotta dalla rapida dispersione dei dischi protoplanetari, all’interno dei quali si formano i pianeti, attorno alle stelle giovani, oppure che la produzione di stelle di massa molto piccola risulti più efficace che in altre regioni di formazione stellare.

 

Per analizzare tali effetti, gli astronomi dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo stanno guidando due progetti inseriti nei primi due cicli di osservazioni del Telescopio Spaziale James Webb, entrambi sotto la guida dell’astrofisico M. G. Guarcello. Il primo progetto (GO-1905), incluso nel primo ciclo di osservazioni, consiste in 19.8 ore di osservazioni del super-ammasso Westerlund 1, probabilmente il più massiccio tra gli ammassi stellari all’interno della Via Lattea. Tali osservazioni sono parte del progetto internazionale EWOCS (Extended Westerlund One Chandra Survey), che si basa anche su un lungo monitoraggio (278 ore di osservazione) ai raggi X dell’ammasso stellare tramite il satellite Chandra e su dati di archivio. Il secondo progetto (GO-3523) prevede 20.4 ore di osservazioni del super-ammasso Westerlund 2 ed è stato recentemente incluso nel secondo ciclo di osservazioni del JWST. I due super-ammassi presentano un’età e una popolazione di stelle massicce differenti, oltre a una diversa presenza di nebulosità. Il confronto tra questi due super-ammassi consente, dunque, di comprendere come e in quali scale temporali l’ambiente di formazione stellare di tipo “starburst” influenzi il processo di formazione stellare e planetaria, oltre alle prime fasi evolutive delle stelle sia di bassa che di alta massa.

 

La figura (link per visualizzare l’immagine interamente) mostra due splendidi immagini di Westerlund 1 (a sinistra) e Westerlund 2 (a destra) realizzate dall’Hubble Space Telescope.