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JWST alle prese con un Mattone

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La zona molecolare centrale; il cuore della Via Lattea. Credito: Henshaw/MPIA
Tempo di lettura: 4 minuti

C’è un oggetto insolito vicino al cuore della Via Lattea che gli astronomi chiamano “Il Mattone“. È un’enorme nube di gas Infrared Dark Cloud (IDC). Il Mattone è denso e turbolento come altri del suo tipo, ma stranamente mostra pochi segni di formazione stellare.

Perché?

La Zona Molecolare Centrale (CMZ) della Via Lattea può essere una regione difficile da studiare. Lì risiedono nubi molecolari oscure, che danno vita a nuove stelle. La CMZ è un enorme complesso di nubi molecolari contenente circa 60 milioni di masse solari di gas. The Brick, il mattone appunto, è una di quelle nuvole. Gli astronomi desiderano comprendere meglio questa regione e il JWST ha la capacità di scrutare la densa regione, rivelandone alcuni dettagli.

Il Mattone è una delle nubi molecolari più massicce e dense della Galassia priva di segni di diffusa formazione stellare. Ma nonostante il suo nome solido, non è un’unica struttura coerente. Si tratta invece di un sistema di strutture annidate ad elevata complessità. Credito immagine: JD Henshaw et al., 2019.

Un team di ricercatori ha utilizzato il JWST per studiare il Mattone, la cui sigla è G0.253+0.015 affidandosi alla distribuzione di monossido di carbonio. L’idrogeno è certamente più abbondante, ma il monossido di carbonio è molto luminoso e visibile a determinate lunghezze d’onda. In genere viene sfruttato per tracciare il movimento e la densità delle nubi interstellari.

L’autore principale di questo nuovo studio è Adam Ginsburg, professore assistente di astronomia presso l’Università della Florida. Ci sono diverse spiegazioni proposte per la mancanza di apparente formazione stellare nel Mattone. Potrebbe essere giovane, potrebbe essere troppo turbolento, potrebbe essere vincolato da campi magnetici, o potrebbero effettivamente essere molte nuvole lungo la stessa linea di vista. “Ognuna di queste spiegazioni probabilmente gioca un ruolo nello stato e nell’evoluzione del cloud”, spiegano gli autori.

Sebbene il suo tasso di formazione stellare possa essere inferiore a quello di altre nubi simili, lì si trovano ancora oltre 56.000 stelle.

Gli astronomi si sono impegnati molto per comprendere la presenza, la distribuzione e il comportamento del gas nella Via Lattea, inclusa la CMZ. Ma sin ora sono rimaste escluse dallo studio le gas gelate di CO2 che necessitano di potenti strumenti ad infrarossi per essere individuate. Ed ecco che entra in gioco NIRCam di JWST e i suoi filtri potenti e versatili.

In questa immagine del Mattone, i ricercatori hanno utilizzato i filtri del JWST per rimuovere tutte le stelle. L'immagine risultante mostra la nuvola scura al centro, con il blu che rappresenta il monossido di carbonio. Il potente sistema di filtri del JWST rende possibili immagini come questa. Credito immagine: Ginsburg et al. 2023.
In questa immagine del Mattone, i ricercatori hanno utilizzato i filtri del JWST per rimuovere tutte le stelle. L’immagine mostra la nuvola scura al centro, con il blu che rappresenta il monossido di carbonio. Il potente sistema di filtri del JWST rende possibili immagini come questa. Crediti Ginsburg et al. 2023.

Con l’aiuto della NirCAM gli scienziati hanno scoperto che il mattone contiene più ghiaccio di CO2 all’interno di quanto si pensasse.

Un fenomeno che non aiuta a far chiarezza, saremmo infatti tentati di credere che le temperature più basse si misurassero alla periferia delle nubi, mentre al centro le temperature più alte dovrebbero sciogliere la CO2 e trasformarla in gas. Le riprese mostrano esattamente il contrario!

Inoltre alle stelle piace formarsi quando il gas è freddo, quindi trovare così tanta CO dovrebbe indicare un alto tasso di formazione stellare. Ma il gas all’interno del mattone è più caldo di quello delle altre nubi nonostante la presenza di tutto quel ghiaccio.

Il Brick è una struttura complessa. Questa immagine tratta da uno studio separato mostra un guscio di gas in espansione, o bolla, all'interno del mattone. Gli scienziati presumono che il vento proveniente da una stella massiccia sia a guidare l’espansione. Credito immagine: Henshaw/MPIA
Il Brick è una struttura complessa. Questa immagine tratta da uno studio separato mostra un guscio di gas in espansione, o bolla, all’interno del mattone. Gli scienziati presumono che sia il vento proveniente da una stella massiccia a guidare l’espansione. Credito immagine: Henshaw/MPIA

Insomma sono ancora molti i nubi che avvolgono il centro galattico ma passo dopo passo si riescono a determinare alcune caratteristiche ad esempio modificando la nostra comprensione sia dell’abbondanza standard di CO nel GC sia del rapporto gas/polvere nella stessa regione. Secondo questi risultati, entrambi i valori stimati in precedenza sarebbero troppo bassi.

Se venisse confermato che nel Mattone e nel centro galattico ci fosse più CO2 di quanto ipotizzato le implicazioni sarebbero diverse per i modelli di formazione stellare influenzando al ribasso il tasso di formazione stellare..

Esistono modelli standard per la distribuzione della CO2 nelle nuvole, ma come per altri ambiti in astronomia e astrofisica, il JWST sta fornendo agli astronomi informazioni più dettagliate di quelle che avevano prima e ribaltano alcune idee consolidate. Il team dietro questa ricerca sottolinea che se la regione centrale della Via Lattea contiene così tanta CO2, allora probabilmente lo fanno anche le altre galassie.

Come molte delle notizie che ci raggiungono dal JWST di tratta di studi preliminari, addirittura embrionali, che non traggono alcuna conclusione sebbene confermino già qualche informazione in più sulla distribuzione dei gas nel Mattone.

Un futuro articolo la ricerca attingerà anche ai dati raccolti con MIRI (Mid-Infrared Instrument) e le osservazioni MIRI e NIRCam della Nuvola C, un’altra struttura nella Zona Molecolare Centrale.

Link allo studio originale qui

Fonte Qui