[:it]La Gaia-ESO survey e l’evoluzione degli ammassi stellari. Pubblicato su A&A “The Gaia-ESO Survey: kinematical and dynamical study of four young open clusters” di L. Bravi (INAF-OA Arcetri)[:en]The Gaia-ESO survey and the evolution of stellar clusters. Published on A&A “The Gaia-ESO Survey: kinematical and dynamical study of four young open clusters” of L. Bravi (INAF-OA Arcetri)[:]
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di Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)
Le stelle della nostra Galassia si sono formate tipicamente in ammassi stellari. Cio’ nonostante, solo una piccola frazione delle stelle di sequenza principale o giganti della Via Lattea e’ associata ad ammassi stellari. Questo porta alla ovvia conclusione che tipicamente gli ammassi stellari si disperdono in 10-100 milioni di anni. Sono due i meccanismi principali ritenuti responsabili della dispersione degli ammassi stellari. Secondo il modello dell'”espulsione del gas residuo” gli ammassi stellari si disperdono quando il gas che non ha formato stelle viene disperso dalla radiazione prodotta dalle stelle più’ massive dell’ammasso (Kroupa et al. 2001). Altri modelli indicano che il meccanismo principale di dispersione degli ammassi stellari sia l’interazione dinamica tra le stelle nelle regioni più dense degli ammassi (Parker & Wright 2016).
Una delle diagnostiche che permette di distinguere tra questi due scenari e’ la velocità di dispersione degli ammassi stellari. Nel modello di “espulsione del gas residuo”, infatti, dopo l’espulsione del gas associato all’ammasso, che tipicamente avviene entro 10 milioni di anni, le stelle si disperdono con velocità mediamente maggiori di quelle previste dal teorema del viriale, che lega la media temporale di energia cinetica e gravitazionale in un sistema stellare in equilibrio. L’utilizzo di questa tecnica richiede misure precise di velocità radiali per ottenere la velocità di dispersione delle stelle attraverso spettroscopia ad alta risoluzione, da confrontare con la velocità di equilibrio viriale che e’ calcolata dalla massa totale dell’ammasso e dalla sua morfologia.
Misure di questo tipo sono oggi possibili grazie alle osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione spettrale di ammassi stellari prodotte per la Gaia-ESO Survey. Il team internazionale di ricercatori guidato dall’astronomo L. Bravi, di iNAF-Osservatorio Astronomico di Arcetri e Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Firenze, ha analizzato i dati della Gaia-ESO Survey degli ammassi stellari IC 2602, IC 2391, IC 4665 e NGC 2547, per indagare sui meccanismi di dispersione di questi ammassi che hanno un’eta’ di 20-50 milioni di anni. Dopo aver misurato le velocità’ radiali dei membri di questi ammassi, e stimato massa totale e dimensioni degli ammassi, gli autori di questa ricerca hanno confrontato le velocità di dispersione con le velocita’ di equilibrio. Il risultato e’ che almeno in tre casi (IC 2602, IC 2391 e NGC 2547), la velocità di dispersione e’ un fattore due circa maggiore di quella di equilibrio. I risultati su IC 4665 non sono conclusivi. Questo risultato suggerisce che il meccanismo di “espulsione del gas residuo” stia portando alla dispersione di questi ammassi, sebbene sia possibile che le stelle di questi ammassi siano ancora lontane dall’equilibrio nonostante la loro eta’ avanzata. Lo studio “The Gaia-ESO Survey: a kinematical and dynamical study of four young open clusters“, a cui hanno partecipato gli astronomi Ettore Flaccomio, Francesco Damiani e Loredana Prisinzano dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, e’ stato pubblicato da Astronomy & Astrophysics.
La figura (link) mostra la distribuzione spaziale delle stelle associate agli ammassi stellari oggetto di questo studio.[:en]Despite the stars in our Galaxy typically formed in stellar clusters, only a small fraction of them today is observed associated with a cluster. This led to the conclusion that stellar clusters typically disperse in 10-100 million years. Two mechanisms are thought to be responsible for the dispersion of stellar clusters. According to the model of the “residual gas expulsion”, stellar cluster disperse after the gas that did not formed stars is dissipated by the radiation from the massive stars (Kroupa et al. 2001). It has also been suggested that clusters are dispersed by the gravitational interaction among stars in their most dense regions (Parker & Wright 2016).
In order to discriminate among the two scenarios, it is necessary to measure the velocity dispersion of suitable stellar clusters. In fact, the “residual gas expulsion” scenario predicts that after the dispersion of the intracluster gas, typically occurring in less than 10 million years, the dispersion velocity becomes “supervirial” (e.g. larger than the velocity predicted by the viral theorem, which relates the time averaged kinetic energy with the potential energy in a system in equilibrium). This diagnostic requires the measurement of stellar radial velocity from high-resolution spectra in order to calculate the cluster velocity dispersion, and the estimate of the viral velocity from the total mass of the cluster and its morphology.
Such accurate measurements are possible today thanks to the high-resolution spectroscopic observations of stellar clusters from the Gaia-ESO Survey. The international team of researchers led by L. Bravi, of INAF-Astronomical Observatory of Arcetri and the Physic Department of the University of Florence, has analysed the data from the Gaia-ESO Survey of the stellar clusters IC 2602, IC 2391, IC 4665, and NGC 2547, which are 20-50 million years old, in order to understand which is the leading dispersion mechanism. The authors have measured their dispersion velocity from the individual radial velocity of the stars associated with these stellar clusters. They have then calculated the viral velocity after estimating the total cluster mass and have analysed their morphology. The result is that in three cases (IC 2602, IC 2391 e NGC 2547), the dispersion velocity is about twice the virial velocity. Results for IC 4665 are not conclusive. This finding support the “residual gas expulsion” for these clusters, even if it is also possible that stars have not reached their dynamical equilibrium despite the age of these clusters. The paper “The Gaia-ESO Survey: a kinematical and dynamical study of four young open clusters” describing this research has been published by Astronomy & Astrophysics with the collaboration of E. Flaccomio, F. Damiani, and L. Prisinzano of INAF – Astronomical Observatory of Palermo.
The figure (link) shows the spatial distribution of the stars associated with the four clusters studied in this paper.[:]