Questa immagine della nuvola che forma le stelle NGC 346 è una combinazione di luce a più lunghezze d'onda del telescopio spaziale Spitzer della NASA (infrarossi), il New Technology Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale (visibile), e il telescopio spaziale XMM-Newton dell'Agenzia spaziale europea (raggi X). La visione a infrarossi più nitida di Webb consentirà agli astronomi di osservare con maggiore dettaglio le stelle in via di sviluppo ancora racchiuse nei loro bozzoli natali di gas e polvere. Credito:NASA, JPL-Caltech, e D. Gouliermis (Istituto Max-Planck)
Il bagliore abbagliante delle giovani stelle domina le immagini del gigantesco vivaio stellare NGC 346, nella vicina galassia nana chiamata Piccola Nube di Magellano. Ma questa bellezza fotogenica è molto più di un "bel viso".
NGC 346 è un vicino proxy per la miriade di regioni di formazione stellare che esistevano quando l'universo era in fiamme con la formazione stellare solo pochi miliardi di anni dopo il big bang. Gli astronomi non hanno telescopi abbastanza potenti per studiare i dettagli della formazione stellare in queste lontane galassie "baby-boom". Il telescopio spaziale Hubble ha ripreso NGC 346 per identificare le stelle otticamente luminose. Però, per comprendere il processo di formazione stellare gli astronomi devono sbirciare attraverso i polverosi vivai stellari. Gli osservatori utilizzeranno la nitida visione a infrarossi del James Webb Space Telescope della NASA per studiare NGC 346, il che potrebbe aiutarli a sviluppare un'immagine più chiara di come le galassie di tanto tempo fa producessero stelle a un ritmo così straordinario.
Webb consentirà agli astronomi di effettuare un'operazione senza precedenti, analisi dettagliata di una regione di formazione stellare carente di elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio. All'inizio dell'universo solo l'idrogeno e l'elio (cotti nel big bang) erano materie prime disponibili per la formazione stellare. Le generazioni successive di stelle hanno creato elementi più pesanti nei loro nuclei attraverso la fusione nucleare e le esplosioni di supernova. Questi elementi, come il carbonio, azoto, e ossigeno, vengono riciclati attraverso generazioni successive di stelle, pianeti, e nel caso della Terra, tutte le forme di vita.
Un altro collegamento tra NGC 346 e il periodo di massimo splendore della formazione stellare è la grande quantità di giovani, stelle massicce che risiedono in queste aree fertili. Questi giganti stellari devastano il loro ambiente liberando radiazioni ultraviolette brucianti e potenti venti stellari (flussi di particelle cariche). L'energia di queste stelle mostruose "prepotenti" può distruggere le nubi di gas e polvere che formano stelle e distruggere i dischi che circondano le stelle dove possono formarsi i pianeti.
"La Piccola Nube di Magellano potrebbe essere un laboratorio astrofisico locale per studiare i processi avvenuti nell'epoca di picco della formazione stellare, perché quelle prime galassie contenevano molte stelle massicce ed erano carenti di elementi più pesanti, " ha detto il ricercatore capo Margaret Meixner, dello Space Telescope Science Institute e della Johns Hopkins University, sia a Baltimora, Maryland. "Le domande sono qual è il processo di formazione stellare nelle galassie prive di elementi più pesanti e in che modo la formazione stellare è diversa dalla formazione stellare nella Via Lattea, che contiene elementi più pesanti? Devi fare un censimento di tutte le stelle in formazione per rispondere a queste domande".
Un censimento delle stelle di massa minore
La Via Lattea contiene circa il 25% in più di elementi più pesanti rispetto alla Piccola Nube di Magellano. Sono stati condotti numerosi studi su come si formano le stelle nella Via Lattea, ricca di elementi più pesanti. Ma le stelle della Via Lattea sono vicine, mentre le stelle nella Piccola Nube di Magellano sono troppo lontane per studiarle tutte in dettaglio. "Speriamo davvero di studiare la regione NGC 346 sulla scala con cui siamo stati in grado di studiare la formazione stellare nella nostra galassia della Via Lattea, " ha aggiunto il membro del team Isha Nayak della Johns Hopkins University di Baltimora, Maryland. "È difficile risolvere le cose anche nelle galassie vicine come la Piccola Nube di Magellano nello stesso modo in cui possiamo farlo nel nostro vicinato. Una domanda a cui vogliamo rispondere è, tutte queste stelle si sviluppano allo stesso modo?"
Le stelle neonate ancora incorporate nel gas e nella polvere nella nebulosa NGC 346 brillano brillantemente in questa immagine del telescopio spaziale Hubble. La visione a infrarossi di Webb scoprirà altre migliaia di stelle in via di sviluppo in questa regione di formazione stellare. Credito:NASA, ESA, e A. Nota (STScI/ESA)
Le osservazioni Webb continueranno il lavoro iniziato dagli astronomi utilizzando telescopi come l'Herschel Space Observatory e lo Spitzer Space Telescope della NASA. Le osservazioni di Spitzer e Herschel hanno fornito un censimento delle stelle massicce che si formano in NGC 346, che sono otto volte la massa del nostro Sole o più. Ma gli strumenti Near-Infrared Camera (NIRCam) e Mid-Infrared Imager (MIRI) di Webb hanno la nitidezza per catturare le stelle più piccole, da otto masse solari a meno di una massa solare. Gli astronomi avranno quindi la distribuzione di massa completa delle stelle in NGC 346. Il censimento di Webb potrebbe scoprire fino a 10, 000 giovani, stelle nascenti avvolte dalla polvere, molti di loro hanno meno di un milione di anni.
Sondando Dusty, Dischi formapianeti
Alcune delle stelle nascenti in NGC 346 hanno dischi protoplanetari che le circondano, dove possono formarsi i pianeti. I ricercatori utilizzeranno NIRCam e l'imager MIRI per rilevare l'emissione di polvere nel vicino infrarosso in questi dischi. "Saremo in grado di determinare se questi dischi sono simili ai tipi di dischi che vediamo nel nostro vicinato solare locale che stanno formando sistemi planetari, "Meixner ha detto. "E, speriamo di rispondere se i sistemi planetari possono formarsi in aree carenti di elementi più pesanti o in condizioni di formazione stellare molto estreme".
Potrebbe essere più difficile creare pianeti in ambienti in gran parte privi di elementi più pesanti. "Quando hai un ambiente carente di elementi più pesanti, la radiazione ultravioletta delle stelle di grande massa può penetrare molto più in profondità in una nube di gas molecolare dove si stanno formando le stelle, quindi è difficile per le stelle di piccola massa, figuriamoci i pianeti, formarsi in un tale ambiente, " Ha detto Najak.
La polvere può essere un fastidio per molte persone, ma è importante per la formazione stellare. Aiuta a schermare il denso, freddo, nube gassosa in cui le stelle si formano da radiazioni roventi e forti venti stellari che potrebbero lacerare la nube. "La polvere svolge un ruolo importante nel fornire un rifugio sicuro per un asilo nido stellare, "Ha spiegato Meixner.
Gli spettrografi di Webb individueranno il più denso, regioni più polverose dove sta avvenendo la formazione stellare e sondare l'evoluzione dei dischi protoplanetari. "La domanda è di cosa hai bisogno per formare le stelle?" ha detto Meixner. "Forse troveremo una relazione tra la formazione stellare e il suo ambiente".
Le osservazioni qui descritte verranno prese come parte del programma Guaranteed Time Observation (GTO) di Webb. Il programma GTO offre tempo dedicato agli scienziati che hanno lavorato con la NASA per creare le capacità scientifiche e strumentali di Webb durante il suo sviluppo.
Il James Webb Space Telescope sarà il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo quando verrà lanciato nel 2021. Webb risolverà i misteri del nostro sistema solare, guarda oltre a mondi lontani intorno ad altre stelle, e sondare le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un progetto internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'Agenzia spaziale canadese.
