Quasi 6000 sorgenti di raggi X nel superammasso stellare Westerlund 1 rivelati dal progetto EWOCS

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 NGC2264 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 a alcune decine di migliaia di masse solari, come ad esempio gli ammassi stellari Westerlund 1 e 2, NGC3603, o l’Arches ed 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 14000 anni luce da noi (il più vicino ammasso supermassiccio al Sole), ed 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 M. G. Guarcello (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) e mirato a studiare i due superammassi stellari Westerlund 1 e 2. Il progetto si basa principalmente su osservazioni in infrarosso ottenute dal James Webb Space Telescope e su una lunga osservazione ai raggi X (311 ore) ottenuta con Chandra/ACIS di Westerlund 1. 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, intitolato “EWOCS-I: The catalog of X-ray sources in Westerlund 1 from the Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey“, guidato da M. G. Guarcello e pubblicato 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 700000 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.

 

La figura (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra due immagini RGB di Westerlund 1: una ai raggi X ottenuta dalle osservazioni di Chandra/ACIS ed una in infrarosso ottenuta con l’Hubble Space Telescope.