Sopra l'Osservatorio di Las Campanas in Cile, sede del du Pont Telescope con cui l'APOGEE South Spectrograph dell'SDSS osserva i cieli del sud. Le Nuvole di Magellano sono visibili ad occhio nudo nell'emisfero australe, ma per catturare un'immagine come questa è necessaria una fotocamera ottimizzata per l'astrofotografia. (in basso a sinistra e in alto a destra, rispettivamente) Credito:Ryan Trainor (Franklin e Marshall College)
Dopo aver formato lentamente le stelle per i primi miliardi di anni della loro vita, le Nubi di Magellano, vicini alla nostra galassia della Via Lattea, hanno alzato il tiro e ora stanno formando nuove stelle a un ritmo veloce. Questa nuova visione della storia delle Nuvole proviene dalle prime mappe chimiche dettagliate fatte di galassie oltre la Via Lattea.
Chiamato per l'esploratore Ferdinando Magellano, che guidò la prima spedizione europea a circumnavigare il globo, 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. Le due galassie sono visibili solo dall'emisfero australe, dove sembrano luminosi, nuvole sottili.
Una mappa per la storia stellare
Sebbene gli umani abbiano guardato le nuvole per millenni, questa è la prima volta che gli astronomi hanno realizzato una mappa dettagliata delle composizioni chimiche delle stelle al loro interno. Il progetto, effettuata dalla Sloan Digital Sky Survey (SDSS), è stato guidato dall'astronomo NOAO David Nidever, che è anche professore di fisica alla Montana State University.
"Abbiamo mappato le posizioni, movimenti, e la composizione chimica di migliaia di stelle nelle Nubi di Magellano, " ha detto Nidever. "La lettura di queste mappe ci aiuta a ricostruire la storia di quando queste galassie hanno formato le loro stelle".
Le mappe sono la prima grande scoperta emersa dalle nuove operazioni meridionali del sondaggio Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) di SDSS, che è in corso sul telescopio Irénée du Pont presso l'Osservatorio di Las Campanas in Cile.
Scattata con il satellite Gaia dell'Osservatorio europeo meridionale, le mappe mostrano l'abbondanza relativa di elementi pesanti (elementi più pesanti dell'elio) nelle stelle. Il giallo indica meno elementi pesanti e il viola indica più elementi pesanti. Credito:David Nidever (NOAO/Montana State University) e la collaborazione SDSS.
Creare mappe da spettri stellari
Per fare le mappe, il team SDSS ha raccolto gli spettri del maggior numero possibile di stelle. spettri, che diffondono la luce di una stella in forma di arcobaleno, codificare i moti delle stelle, la loro temperatura, gli elementi chimici che contengono, e il loro stadio nel ciclo di vita stellare.
Misurando la composizione chimica delle stelle di una galassia, gli astronomi sono in grado di dedurre la loro "storia di formazione stellare, " una registrazione approssimativa della velocità con cui le stelle si sono formate nel tempo. La ricostruzione è possibile a causa della differenza nelle vite di stelle di diverse masse e del ruolo che le stelle più massicce giocano nell'arricchire le galassie con elementi pesanti.
Mentre le stelle invecchiano, stelle più massicce del Sole si evolvono ed esplodono come supernovae, espellendo elementi pesanti nella galassia, mentre le stelle meno massicce sopravvivono. Gli elementi espulsi si mescolano con il gas esistente, arricchendolo. Nuove generazioni di stelle si formano dal gas arricchito ed ereditano quella composizione chimica. Il processo si ripete, con le stelle di massa inferiore più longeve sopravvissute per registrare la storia dell'arricchimento della galassia. Mappando le abbondanze di queste stelle, gli astronomi possono "leggere" la registrazione della formazione stellare della galassia.
Da modelli basati sulle abbondanze chimiche APOGEE (da Christian Hayes dell'Università della Virginia). La curva Large Magellanic Cloud è stata aumentata di un fattore 20 per facilitare il confronto. Mentre la formazione stellare nella Via Lattea era rapida all'inizio e poi declinava, la storia della Grande Nube di Magellano è quasi completamente opposta:la formazione stellare era estremamente lenta nei primi tempi ed è aumentata drammaticamente negli ultimi 2 miliardi di anni. Credito:David Nidever (NOAO/Montana State University).
Avvio lento seguito da un botto
I risultati mostrano che la storia della formazione stellare delle Grandi e Piccole Nubi di Magellano è completamente diversa da quella della nostra galassia. "Nella Via Lattea, la formazione stellare è iniziata come gangbusters e in seguito è diminuita, " ha spiegato il membro del team Sten Hasselquist dell'Università dello Utah. "Al contrario, nelle Nubi di Magellano, le stelle si sono formate molto lentamente nei primi tempi, ad un tasso solo 1/50 del tasso di formazione stellare nella Via Lattea, ma quel tasso è salito alle stelle negli ultimi 2 miliardi di anni".
Nidever pensa che il drammatico aumento del tasso di formazione stellare sia dovuto all'interazione delle Nubi di Magellano tra loro mentre precipitano verso la Via Lattea. "Le Nuvole hanno iniziato la loro vita con calma in una parte relativamente isolata dell'Universo, dove non c'era motivo di formare stelle, " disse Nidever. "Ma negli ultimi miliardi di anni, le strette interazioni che le Nuvole hanno avuto tra loro e con la Via Lattea stanno causando la trasformazione del gas nelle Nuvole in stelle."
Fuochi d'artificio in vista!
Nei prossimi miliardi di anni, le Nubi di Magellano continueranno a fondersi con la Via Lattea, mentre la forza gravitazionale della Via Lattea molto più massiccia li attira. Con il progredire della fusione, si prevede che la formazione stellare nelle Nuvole raggiunga un livello ancora maggiore, pece febbrile, secondo lavori recenti. In circa 2,5 miliardi di anni, la Grande Nube di Magellano sarà interamente consumata dalla Via Lattea in un'esplosione cosmica di formazione stellare. I nostri vicini più prossimi potrebbero aver avuto un inizio lento, ma ci attendono tempi entusiasmanti!
"I giganti pigri:l'abbondanza di APOGEE rivela l'efficienza della formazione di stelle basse nelle nuvole di Magellano, "Nidever et al. 2019, presentato al Giornale Astrofisico . Prestampa disponibile:arxiv.org/abs/1901.03448
I risultati sono stati presentati il 9 gennaio 2019 al 233° meeting dell'American Astronomical Society.
