Un ritratto astrofotografico delle Grandi e Piccole Nubi di Magellano (in basso a sinistra e in alto a destra, rispettivamente) sopra l'Osservatorio Las Campanas in Cile. Credito:Sloan Digital Sky Survey
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Buone notizie dai vicini più prossimi della Via Lattea, le Nuvole di Magellano:non è mai troppo tardi per attivarsi.
Dopo un "pigro" inizio di formazione stellare per i primi miliardi di anni della loro vita, sia la Grande che la Piccola Nube di Magellano stanno ora formando nuove stelle a un ritmo rapido.
Gli astronomi della Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sono giunti a questa conclusione facendo, e poi analizzando, le prime mappe chimiche dettagliate di galassie oltre la nostra.
"Abbiamo mappato le posizioni, movimenti, e le composizioni chimiche di migliaia di stelle in queste galassie vicine, ", afferma il leader dello studio David Nidever, professore di fisica alla Montana State University con un incarico congiunto presso il National Optical Astronomical Observatory (NOAO). "La lettura di queste mappe ci aiuta a ricostruire la storia di come queste galassie hanno formato le loro stelle".
Le Grandi e Piccole Nubi di Magellano sono i vicini galattici più prossimi della Via Lattea, galassie compagne che un giorno si fonderanno con la nostra galassia. Prendono il nome dall'esploratore Ferdinando Magellano, che guidò la prima spedizione europea a circumnavigare il globo. Le due galassie sono visibili solo dall'emisfero australe, dove sembrano luminosi, nuvole sottili. Sebbene gli umani li guardino da millenni, questa è la prima volta che gli astronomi hanno realizzato una mappa dettagliata delle composizioni chimiche delle stelle al loro interno.
Un'immagine della Grande Nube di Magellano scattata con il Gaia Satellite dell'Osservatorio Europeo Meridionale, con le mappe chimiche realizzate utilizzando i dati SDSS sovrapposti. Queste sovrapposizioni mostrano la quantità relativa di elementi pesanti (elementi più pesanti dell'elio) che si trovano nelle stelle della galassia. La scala dei colori va dal giallo (meno elementi pesanti) al viola (elementi più pesanti). Credito:David Nidever (Montana State University/NOAO) e la collaborazione SDSS
"Poiché queste galassie sono visibili solo dall'emisfero australe, dovevamo guardarli dal nostro telescopio in Cile, "dice Jennifer Sobeck, un ricercatore senior presso l'Università di Washington e Project Manager per le operazioni meridionali del sondaggio Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) dell'SDSS. APOGEE-2 ha messo gli strumenti SDSS – identici a quelli dello Sloan Foundation Telescope nel New Mexico – sul telescopio Irénée du Pont all'Osservatorio Las Campanas in Cile. "Queste mappe sono la prima grande scoperta che esce dal nostro nuovo "occhio del sud sul cielo", '", ha aggiunto Sobeck.
La chiave per creare queste nuove mappe è raccogliere gli spettri di quante più stelle possibile. Gli spettri sono osservazioni della quantità di luce che le stelle emettono a varie lunghezze d'onda, o colori. Gli spettri delle stelle rivelano molte cose su di loro, come come si muovono, la loro temperatura, gli elementi chimici che contengono, e il loro stadio nel ciclo di vita stellare. Lo spettrografo APOGEE-2 South funziona principalmente a lunghezze d'onda infrarosse, più lungo di quanto l'occhio umano possa vedere. Le mappe delle Nubi di Magellano realizzate dal team di Nidever si basavano sulla capacità degli spettri di rivelare le composizioni chimiche delle stelle.
La misurazione delle abbondanze chimiche dettagliate trovate nelle stelle può fornire sia un orologio che un tachimetro per la formazione stellare, a causa di come vengono creati gli elementi nel nostro universo. L'idrogeno e l'elio provenivano dal Big Bang, ma la maggior parte degli elementi più pesanti si sono formati nelle profondità delle stelle, e vengono rilasciati solo alla fine della vita di una stella, spesso da esplosioni di supernova. Ciò significa che se sommi tutti gli elementi più pesanti dell'elio che puoi vedere in tutte le stelle di una galassia, il totale fornisce una misura di quante stelle quella galassia si è formata durante la sua vita. Cosa c'è di più, la composizione delle stelle rivela la composizione della nube di gas di cui sono state fatte, fungendo da orologio per registrare l'età della stella.
Il membro del team Sten Hasselquist dell'Università dello Utah spiega:"Le stelle producono diversi tipi di elementi a seconda delle loro dimensioni. Le stelle più pesanti producono e rilasciano quantità extra di cosiddetti "elementi alfa", ' come il carbonio, ossigeno, neon, e magnesio." All'inizio della storia di una galassia, le stelle aggiungono molti elementi alfa alla galassia, ma col passare del tempo, il tasso di questi elementi alfa viene bilanciato da altri elementi, realizzato in stelle di massa più piccola, a meno che non si verifichi una nuova esplosione di formazione stellare che non sbilancia nuovamente l'equilibrio. "Con l'"orologio" di tutti gli elementi pesanti e il "tachimetro" degli elementi alfa, possiamo realizzare modelli dettagliati per ricostruire il tasso di formazione stellare nel corso della storia di una galassia, " aggiunge Hasselquist.
Un grafico che mostra la composizione chimica della Grande Nube di Magellano. Ogni punto rappresenta una stella. L'asse orizzontale mostra l'abbondanza totale di elementi pesanti (rispetto al Sole), e l'asse verticale mostra l'abbondanza di elementi "alfa" (ad esempio carbonio, magnesio, eccetera.). L'abbondanza totale di elementi pesanti funge da "orologio" che misura quando la galassia ha formato le sue stelle, e l'abbondanza di elementi alfa funge da "tachimetro" per misurare quanto attivamente la galassia ha formato le stelle. Credito:David Nidever (Montana State University/NOAO) e la collaborazione SDSS
I risultati mostrano che sia la Grande che la Piccola Nube di Magellano hanno avuto storie molto diverse da quella della Via Lattea. L'abbondanza relativa di elementi alfa delle loro stelle è stata bilanciata con un valore molto più basso di elementi pesanti (in tempi precedenti) rispetto a quello della Via Lattea, indicando un primo miliardo di anni "pigro" in cui si sono formate poche nuove stelle. Ma molto recentemente, gli elementi alfa sono diventati più abbondanti, indicando un'esplosione di recente formazione stellare.
"Entrambe le Nubi di Magellano hanno iniziato creando stelle molto lentamente, "dice Christian Hayes dell'Università della Virginia, un membro chiave del gruppo di ricerca. "Ma negli ultimi due miliardi di anni circa, sono diventati improvvisamente molto più attivi. Pensiamo che ciò sia dovuto all'interazione delle Nubi di Magellano tra loro mentre precipitavano entrambe verso la Via Lattea".
Nei prossimi miliardi di anni, entrambe le Nubi di Magellano continueranno a fondersi con la Via Lattea, mentre la forza gravitazionale della nostra galassia molto più grande li attira, e quindi cominceranno a formare stelle a un ritmo ancora maggiore di quanto non facciano ora. Lavori recenti hanno dimostrato che in circa 2,5 miliardi di anni la Grande Nube di Magellano sarà consumata dalla Via Lattea con un'esplosione cosmica di formazione stellare. I nostri vicini più prossimi potrebbero aver avuto un passato pigro, ma sono stati molto più attivi di recente, e avrà un futuro ancora più attivo. Non è mai troppo tardi per essere attivi.
