Formazione stellare all'interno di nubi interstellari di gas e polvere, le cosiddette nubi molecolari, procede molto rapidamente ma in modo altamente inefficiente. La maggior parte del gas viene dispersa dalla radiazione stellare, rivelando che le galassie sono sistemi altamente dinamici, come "calderoni cosmici, " costituito da componenti che cambiano costantemente il loro aspetto. Sulla base di nuove osservazioni della galassia a spirale NGC 300, un team di scienziati guidato dall'astrofisico Dr. Diederik Kruijssen dell'Università di Heidelberg è ora riuscito per la prima volta a ricostruire l'evoluzione temporale delle nubi molecolari e il processo di formazione stellare al loro interno. La loro analisi mostra che queste nuvole sono strutture di breve durata che subiscono cicli di vita rapidi, guidato dall'intensa radiazione delle stelle appena nate. I risultati sono pubblicati in Natura .

L'intensità osservata della formazione stellare nella galassia a spirale NGC 300 può essere spiegata in due modi. Le nubi molecolari possono essere molto longeve e alla fine convertire tutta la loro massa in stelle. In questo caso, le posizioni delle giovani stelle dovrebbero generalmente corrispondere a quelle delle nubi molecolari da cui si sono formate. In alternativa, le stelle possono formarsi molto rapidamente all'interno delle nubi molecolari e disperdere il gas con la loro intensa radiazione, lasciando solo una piccola frazione del gas disponibile per la conversione in stelle. In questo caso, le giovani stelle e le nubi molecolari dovrebbero generalmente risiedere in luoghi diversi.

Per decidere quale di questi modelli del ciclo di vita della nuvola molecolare è corretto, Il Dr. Kruijssen e il suo team hanno combinato due diversi set di osservazioni della galassia NGC 300, che dista circa 6 milioni di anni luce dalla Via Lattea. La prima osservazione è una mappa della luce emessa dal monossido di carbonio che mostra dove risiedono le nubi molecolari. La seconda è una mappa di caldo, idrogeno ionizzato che segna le posizioni di massicci, stelle appena formate. Queste mappe sono state ottenute utilizzando l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) dell'Osservatorio europeo meridionale (ESO) e il telescopio da 2,2 metri della Max Planck Society e dell'ESO. Le osservazioni ALMA sono state effettuate dal Dr. Andreas Schruba, scienziato del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics a Garching e uno dei coautori dello studio. Gli scienziati hanno analizzato i dati utilizzando un nuovo metodo statistico che determina il modo in cui il gas molecolare e la formazione stellare nelle galassie sono correlati su diverse scale spaziali. Per la prima volta, questo metodo consente la quantificazione precisa delle posizioni delle nubi molecolari e delle giovani stelle l'una rispetto all'altra.

Secondo gli scienziati, i risultati non lasciavano dubbi:le posizioni delle nubi molecolari e dei giovani, le stelle massicce raramente coincidono. Questo effetto diventa più forte su scale più piccole. Gli scienziati concludono che le stelle si formano molto rapidamente, tale che il gas e le stelle giovani rappresentano distinti, fasi successive del ciclo di vita delle nubi molecolari.

"I nostri risultati dimostrano che la formazione stellare procede molto rapidamente e in modo altamente inefficiente, "dice il dottor Kruijssen, capogruppo di ricerca presso l'Institute for Astronomical Computing. "Le nubi molecolari in NGC 300 vivono per circa dieci milioni di anni e impiegano solo circa 1,5 milioni di anni per essere distrutte, ben prima che le stelle più massicce abbiano raggiunto la fine della loro vita ed esplodano come supernovae." Dr. Mélanie Chevance, un ricercatore nel suo team e anche coautore del documento, aggiunge:"L'intensa radiazione delle giovani stelle disperde la loro nube molecolare madre riscaldandola e disperdendola sotto forma di bolle di gas interstellare caldo. In questo modo, solo il 2-3 percento della massa nelle nubi molecolari viene effettivamente convertito in stelle".

Il team di ricercatori ora vuole applicare il loro nuovo metodo statistico alle osservazioni di galassie molto distanti per dedurre come la formazione stellare nelle nubi molecolari è proceduta attraverso la storia dell'Universo. "Ora procederemo a studiare la relazione tra le nubi molecolari e le giovani stelle nelle galassie di tutto il cosmo. Nel prossimo futuro, questo ci consentirà di comprendere le galassie come raccolte di componenti che subiscono cicli di vita guidati dalla formazione stellare e insieme modellano l'aspetto delle loro galassie ospiti, " spiega il dottor Kruijssen.