Stelle giovani in ambienti massicci. Pubblicati i risultati della “Chandra Cygnus OB2 Legacy Survey”

Nella Via Lattea oggi, la formazione stellare avviene tipicamente in ambienti stellari di piccola massa. Infatti, gli ammassi stellari giovani (ossia con meno di 10 milioni di anni) che conosciamo nella Via Lattea, che si formano dal collasso e dalla frammentazione delle nebulose, hanno tipicamente una massa di alcune centinaia di volte quella del Sole. Tuttavia, esistono anche regioni di formazione stellare molto più massicce, da cui si originano decine o centinaia di migliaia di stelle, tra cui alcune delle stelle più massicce che conosciamo.

 

In tali regioni di grande massa, la formazione stellare e le prime fasi evolutive delle stelle possono procedere in maniera diversa rispetto alle regioni di formazione stellare di grande massa. Questo perchè le numerose stelle massicce in queste regioni crea un campo di radiazione energetica (ultravioletta ed ai raggi X) milioni di volte più intensa delle regioni di piccola massa. Questa radiazione impatta sia il processo di collasso e frammentazione delle nebulose, e quindi la formazione stellare, che l’evoluzione e dispersione dei dischi protoplanetari attorno alle stelle giovani, influenzando quindi il processo di formazione planetaria.

 

Nelle vicinanze del Sole, le regioni di formazione stellare massiccia sono molto rare. La più vicina a noi è certamente l’associazione stellare massiccia di Cygnus OB2. Si tratta di una regione di formazione stellare enorme, parte del complesso nebulare Cygnus-X, estesa su diverse decine di anni luce e distante da noi circa 4500 anni luce. Negli ultimi 5 milioni di anni, questa regione ha formato decine di migliaia di stelle sparse in un’associazione a bassa densità stellare. Tra queste stelle, ve ne sono alcune di massa molto alta, come CygOB2-7 di classe spettrale O3 (con una massa attuale di circa 50 masse solari), quattro stelle di Wolf-Rayet (con una massa compresa tra 10 e 50 masse solari, estremamente calde), ed altre decine di stelle di grande massa. Per queste sue caratteristiche, Cygnus OB2 è la regione migliore per studiare la formazione stellare e planetaria in ambienti stellari massicci.

 

Questo ha motivato il “Chandra Cygnus OB2 Legacy Survey”, un programma di osservazione multi-banda della regione guidato dall’astronomo J. J. Drake dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (USA). Il programma è principalmente basato su un’osservazione a raggi X di lunga durata (305 ore) realizzata con il satellite della NASA Chandra. Questi dati, essenziali per identificare le stelle giovani nella regione e studiare i processi ad alta energia in atto in queste stelle, sono stati combinati con un esteso set di dati nelle bande ottica e infrarossa, tra cui osservazioni specifiche con il Gran Telescopio Canaria, che ha consentito di ottenere una visione completa del processo di formazione stellare e delle prime fasi evolutive delle stelle in Cygnus OB2.

 

I risultati della campagna osservativa sono stati recentemente pubblicati su un numero speciale della rivista “The Astrophysical Journal”, che comprende i seguenti articoli:

• “The Chandra Cygnus OB2 Legacy Survey: Design and X-Ray Point-source Catalog” di N. J. Wright (Keele University), che descrive l’analisi delle osservazioni ai raggi X e la produzione del catalogo contenente 7924 sorgenti;
• “Simulating the Sensitivity to Stellar Point Sources of Chandra X-Ray Observations” di N. J. Wright (Keele University), che presenta simulazioni della sensibilità raggiunta delle osservazioni Chandra (ossia il flusso di raggi X minimo osservabile in funzione della posizione);
• “Optical and Infrared Counterparts of the X-Ray Sources Detected in the Chandra Cygnus OB2 Legacy Survey” di M. G. Guarcello (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), che descrive le tecniche usate per identificare le controparti ottiche ed infrarosse delle sorgenti ai raggi X in Cygnus OB2;
• “Classification of Chandra X-Ray Sources in Cygnus OB2” di V. Kashyap (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), che presenta la classificazione delle sorgenti di raggi X,  applicado un metodo di componenti principali, e l’identificazione di circa 6100 stelle associate a Cygnus OB2;
• “The Statistical Uncertainties on X-Ray Flux and Spectral Parameters from Chandra ACIS-I Observations of Faint Sources: Application to the Cygnus OB2 Association” di J. F. Albacete-Colombo (Universidad de Rio Negro), che presenta un’analisi statistica delle incertezze sulle stime di flussi di raggi X dalle osservazioni Chandra;
• “X-Ray Spectral Characterization of the Young Cygnus OB2 Population” di E. Flaccomio (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), che presenta l’analisi delle proprietà coronali delle sorgenti di raggi X, ed in particolare delle stelle associate a Cygnus OB2;
• “Photoevaporation and Close Encounters: How the Environment around Cygnus OB2 Affects the Evolution of Protoplanetary Disks” di M. G. Guarcello (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), che dimostra che la dispersione di dischi protoplanetari è accelerata dall’azione della radiazione ultravioletta incidente sui dischi in prossimità delle stelle di grande massa di Cygnus OB2, ponendo importanti indicazioni sugli effetti ambientali sul processo di formazione planetataria
• “Diffuse X-Ray Emission in the Cygnus OB2 Association” di J. F. Albacete-Colombo (Universidad de Rio Negro), dove viene analizzata l’emissione diffusa di raggi X in Cygnus OB2, prodotta dal plasma a milioni di gradi nell’associazione.
• Fa parte dei risultati della campagna osservativa anche lo studio “X-Ray Emission from Massive Stars in Cyg OB2” di G. Rauw (Université de Liège), che presenta un’analisi dettagliata dei fenomeni ad alta energia nelle stelle di grande massa di Cygnus OB2, pur non essendo pubblicato nel numero speciale.

 

La figura (clicca qui per visualizzarla integralmente) mostra un’immagine multi-banda di Cygnus OB2, in cui l’emissione ai raggi X è rappresentata in blu (sia le sorgenti che l’emissione diffusa), le osservazioni ottiche dall’Isaac Newton Telescope sono in rosso e le osservazioni nell’infrarosso dallo Spitzer Space Telescope in arancione.