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La Nebulosa Tarantola vista dal JWST

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In this mosaic image stretching 340 light-years across, Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam) displays the Tarantula Nebula star-forming region in a new light, including tens of thousands of never-before-seen young stars that were previously shrouded in cosmic dust. The most active region appears to sparkle with massive young stars, appearing pale blue. Scattered among them are still-embedded stars, appearing red, yet to emerge from the dusty cocoon of the nebula. NIRCam is able to detect these dust-enshrouded stars thanks to its unprecedented resolution at near-infrared wavelengths. To the upper left of the cluster of young stars, and the top of the nebula’s cavity, an older star prominently displays NIRCam’s distinctive eight diffraction spikes, an artefact of the telescope’s structure. Following the top central spike of this star upward, it almost points to a distinctive bubble in the cloud. Young stars still surrounded by dusty material are blowing this bubble, beginning to carve out their own cavity. Astronomers used two of Webb’s spectrographs to take a closer look at this region and determine the chemical makeup of the star and its surrounding gas. This spectral information will tell astronomers about the age of the nebula and how many generations of star birth it has seen. Farther from the core region of hot young stars, cooler gas takes on a rust colour, telling astronomers that the nebula is rich with complex hydrocarbons. This dense gas is the material that will form future stars. As winds from the massive stars sweep away gas and dust, some of it will pile up and, with gravity’s help, form new stars.

Migliaia di giovani stelle mai viste prima vengono avvistate in un vivaio stellare chiamato 30 Doradus, catturato dal telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA. Soprannominata la Nebulosa Tarantola per l’aspetto dei suoi filamenti polverosi nelle precedenti immagini del telescopio, la nebulosa è stata a lungo una delle preferite dagli astronomi che studiano la formazione stellare. Oltre alle giovani stelle, Webb rivela galassie di fondo lontane, nonché la struttura dettagliata e la composizione del gas e della polvere della nebulosa.

A soli 161.000 anni luce di distanza nella galassia della Grande Nube di Magellano, la Nebulosa Tarantola è la regione di formazione stellare più grande e luminosa del Gruppo Locale, le galassie più vicine alla nostra Via Lattea. Ospita le stelle più calde e massicce conosciute. Gli astronomi hanno concentrato tre degli strumenti a infrarossi ad alta risoluzione di Webb sulla Tarantola. Visto con la telecamera a infrarossi vicini (NIRCam) di Webb, la regione assomiglia alla casa di una tarantola scavatrice, foderata con la sua seta. La cavità della nebulosa centrata nell’immagine NIRCam è stata svuotata dalle vesciche radiazioni di un ammasso di giovani stelle massicce, che brillano di un azzurro pallido nell’immagine. Solo le aree circostanti più dense della nebulosa resistono all’erosione dei potenti venti stellari di queste stelle, formando pilastri che sembrano puntare all’indietro verso l’ammasso. Questi pilastri contengono protostelle in formazione, che alla fine emergeranno dai loro bozzoli polverosi e prenderanno il loro turno per modellare la nebulosa (vedi immagine copertina dell’articolo).

Lo spettrografo nel vicino infrarosso di Webb (NIRSpec) ha catturato una stella molto giovane mentre faceva proprio questo. Gli astronomi in precedenza pensavano che questa stella potesse essere un po’ più vecchia e già in procinto di eliminare una bolla attorno a se stessa. Tuttavia, il NIRSpec ha mostrato che la stella stava appena iniziando ad emergere dal suo pilastro e manteneva ancora una nuvola di polvere isolante attorno a sé. Senza gli spettri ad alta risoluzione di Webb alle lunghezze d’onda dell’infrarosso, questo episodio di formazione stellare in azione non sarebbe stato rivelato.

La regione assume un aspetto diverso se visualizzata nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso più lunghe rilevate dal Mid-infrared Instrument (MIRI) di Webb . Le stelle calde svaniscono e il gas più freddo e la polvere brillano. All’interno delle nubi stellari, punti luminosi indicano protostelle incorporate, che stanno ancora guadagnando massa. Mentre lunghezze d’onda più corte della luce vengono assorbite o disperse dai granelli di polvere nella nebulosa, e quindi non raggiungono mai Webb per essere rilevate, lunghezze d’onda del medio infrarosso più lunghe penetrano in quella polvere, rivelando infine un ambiente cosmico mai visto prima.

At the longer wavelengths of light captured by its Mid-Infrared Instrument (MIRI), Webb focuses on the area surrounding the central star cluster and unveils a very different view of the Tarantula Nebula. In this light, the young hot stars of the cluster fade in brilliance, and glowing gas and dust come forward. Abundant hydrocarbons light up the surfaces of the dust clouds, shown in blue and purple. Much of the nebula takes on a more ghostly, diffuse appearance because mid-infrared light is able to show more of what is happening deeper inside the clouds. Still-embedded protostars pop into view within their dusty cocoons, including a bright group at the very top edge of the image, left of centre. Other areas appear dark, like in the lower-right corner of the image. This indicates the densest areas of dust in the nebula, that even mid-infrared wavelengths cannot penetrate. These could be the sites of future, or current, star formation. MIRI was contributed by ESA and NASA, with the instrument designed and built by a consortium of nationally funded European Institutes (The MIRI European Consortium) in partnership with JPL and the University of Arizona.

Uno dei motivi per cui la Nebulosa Tarantola è interessante per gli astronomi è che la nebulosa ha un tipo di composizione chimica simile a quella delle gigantesche regioni di formazione stellare osservate nel “mezzogiorno cosmico” dell’universo, quando il cosmo aveva solo pochi miliardi di anni e la stella la formazione era al culmine. Le regioni di formazione stellare nella nostra galassia, la Via Lattea, non producono stelle alla stessa velocità furiosa della Nebulosa Tarantola e hanno una composizione chimica diversa. Questo rende la Tarantola l’esempio più vicino (cioè, più facile da vedere in dettaglio) di ciò che stava accadendo nell’universo quando ha raggiunto il suo brillante mezzogiorno. Webb fornirà agli astronomi l’opportunità di confrontare e confrontare le osservazioni della formazione stellare nella Nebulosa Tarantola con le osservazioni profonde del telescopio di galassie lontane dall’attuale era del mezzogiorno cosmico.

Nonostante i migliaia di anni di osservazione delle stelle da parte dell’umanità, il processo di formazione stellare conserva ancora molti misteri, molti dei quali dovuti alla nostra precedente incapacità di ottenere immagini nitide di ciò che stava accadendo dietro le spesse nubi dei vivai stellari. Webb ha già iniziato a rivelare un universo mai visto prima e sta solo iniziando a riscrivere la storia della creazione stellare.

Il confronto

 

 

A side-by-side display of the same region of the Tarantula Nebula brings out the distinctions between Webb’s near-infrared (closer to visible red, left) and mid-infrared (further from visible red, right) images. Each portion of the electromagnetic spectrum reveals and conceals different features, making data in different wavelengths valuable to astronomers for understanding the physics taking place. The image captured by Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam, left) features bright, hot features, like the sparkling cluster of massive young stars, and the bright star to their upper left, featuring Webb’s distinctive diffraction spikes. Young, emerging stars shine blue, while scattered red points indicate stars that are still enshrouded in dust. Structure in the nebula, carved by the stellar winds of the massive young stars, is intricately detailed. In the view from Webb’s Mid-Infrared Instrument (MIRI), the hot young stars fade, and cooler gas takes the spotlight. Much of the nebula takes on a ghostly appearance in the mid-infrared, because these longer wavelengths of light are able to penetrate the dust clouds and reach Webb. Previously hidden bubbles and dust-embedded stars emerge. A particularly prominent, spherically shaped bubble – being blown out by a newborn star – appears in the MIRI image just to the right of the now-darkened central star cluster. Another difference between the two images is the appearance of the bright, lone star at the top of the nebula’s cavity. In the MIRI image (right) the star is fainter relative to the surrounding nebula, so the glare and the distortion of Webb’s diffraction spikes are much less prominent. In the midst of the central cluster of young stars, one dense gas clump is clearly visible in both images – it is one of the last, dense remnants of the nebula that the young cluster stars’ stellar winds have not yet eroded away. NIRCam was built by a team at the University of Arizona and Lockheed Martin’s Advance

Una visualizzazione affiancata della stessa regione della Nebulosa Tarantola mette in evidenza le distinzioni tra le immagini del vicino infrarosso (più vicino al rosso visibile, a sinistra) e del medio infrarosso (più lontano dal rosso visibile, a destra). Ogni porzione dello spettro elettromagnetico rivela e nasconde caratteristiche diverse, rendendo i dati in diverse lunghezze d’onda preziosi per gli astronomi per comprendere la fisica in atto.

Fonte:  https://esawebb.org/news/weic2212/?lang

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