Le osservazioni dei campi magnetici nelle nubi interstellari fatte di gas e polvere indicano che queste nubi sono fortemente magnetizzate, e che i campi magnetici influenzano la formazione delle stelle al loro interno. Un'osservazione chiave è che l'orientamento della loro struttura interna è strettamente correlato a quello del campo magnetico.

Per comprendere il ruolo dei campi magnetici, un gruppo di ricerca internazionale guidato da Thushara Pillai, Boston University e Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) a Bonn, Germania, osservato la rete filamentosa del gas denso che circonda un giovane ammasso stellare nel vicinato solare, con il polarimetro HAWC+ sull'osservatorio aereo SOFIA a lunghezze d'onda infrarosse. La loro ricerca mostra che non tutti i filamenti densi sono uguali. In alcuni filamenti il ​​campo magnetico soccombe al flusso della materia e viene tirato in allineamento con il filamento. La forza gravitazionale prende il sopravvento nelle parti più dense di alcuni filamenti e il risultante flusso di gas debolmente magnetizzato può alimentare la crescita di giovani ammassi stellari come un nastro trasportatore.

I risultati sono pubblicati nel numero di questa settimana di Astronomia della natura .

Il mezzo interstellare è composto da tenue gas e polvere che riempiono la grande quantità di vuoto tra le stelle. Allungando attraverso la Galassia, questo materiale piuttosto diffuso sembra essere un serbatoio di massa significativo nelle galassie. Un componente importante di questo gas interstellare sono le nubi molecolari fredde e dense che trattengono la maggior parte della loro massa sotto forma di idrogeno molecolare. Una scoperta importante nell'ultimo decennio è stata che un'ampia rete di filamenti permea ogni nuvola molecolare. È emersa un'immagine secondo cui le stelle come il nostro sole si formano preferenzialmente in densi ammassi all'intersezione dei filamenti.

I ricercatori hanno osservato la rete filamentosa di gas denso attorno al Serpens South Cluster con HAWC+, un rivelatore sensibile alla polarizzazione a bordo dell'osservatorio aereo SOFIA, per comprendere il ruolo dei campi magnetici. Situato a circa 1, a 400 anni luce da noi, l'ammasso Serpens South è il più giovane ammasso conosciuto nel vicinato locale al centro di una rete di fitti filamenti.

Le osservazioni mostrano che i filamenti gassosi a bassa densità sono paralleli all'orientamento del campo magnetico, e che il loro allineamento diventa perpendicolare a densità di gas più elevate. L'elevata risoluzione angolare di HAWC+ rivela un'ulteriore, svolta mai vista prima della storia. "In alcuni densi filamenti il ​​campo magnetico soccombe al flusso della materia e viene tirato in allineamento con il filamento, " dice Thushara Pillai (Boston University e MPIfR Bonn), il primo autore della pubblicazione. "La forza gravitazionale prende il sopravvento nelle parti più opache di alcuni filamenti nell'ammasso stellare di Serpens e il flusso di gas debolmente magnetizzato che ne risulta può alimentare la crescita di giovani ammassi stellari come un nastro trasportatore, "aggiunge.

Dalle simulazioni teoriche e dalle osservazioni si comprende che la natura filamentosa delle nubi molecolari gioca effettivamente un ruolo importante nel convogliare la massa dal mezzo interstellare più grande in giovani ammassi stellari la cui crescita è alimentata dal gas. Il processo di formazione ed evoluzione delle stelle dovrebbe essere guidato da una complessa interazione di diverse forze fondamentali, vale a dire turbolenza, gravità, e il campo magnetico. Per ottenere una descrizione accurata di come si formano densi ammassi di stelle, gli astronomi devono definire il ruolo relativo di queste tre forze. I moti turbolenti del gas così come il contenuto di massa dei filamenti (e quindi la forza di gravitazione) possono essere misurati con relativa facilità. Però, la firma del campo magnetico interstellare è debole, anche perché sono circa le 10, 000 volte più debole persino del nostro campo magnetico terrestre. Ciò ha reso le misurazioni dell'intensità del campo magnetico nei filamenti un compito formidabile.

"Le direzioni del campo magnetico in questa nuova mappa di polarizzazione di Serpens South si allineano bene con la direzione del flusso di gas lungo lo stretto filamento meridionale. Insieme, queste osservazioni supportano l'idea che i flussi di accrescimento filamentoso possono aiutare a formare un giovane ammasso stellare, " aggiunge Phil Myers dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, un coautore del documento.

Una piccola frazione della massa di una nube molecolare è costituita da piccoli granelli di polvere che si mescolano al gas interstellare. Questi granelli di polvere interstellare tendono ad allinearsi perpendicolarmente alla direzione del campo magnetico. Di conseguenza, la luce emessa dai granelli di polvere è polarizzata e questa polarizzazione può essere utilizzata per tracciare le direzioni del campo magnetico nelle nuvole molecolari.

Recentemente, la missione spaziale di Planck ha prodotto una mappa di tutto il cielo altamente sensibile dell'emissione di polvere polarizzata a lunghezze d'onda inferiori a 1 mm. Ciò ha fornito la prima visione su larga scala della magnetizzazione nelle nuvole molecolari filamentose e nei loro ambienti. Gli studi condotti con i dati di Planck hanno scoperto che i filamenti non sono solo altamente magnetizzati, ma sono accoppiati al campo magnetico in modo prevedibile. L'orientamento dei campi magnetici è parallelo ai filamenti in ambienti a bassa densità. I campi magnetici cambiano il loro orientamento per essere perpendicolari ai filamenti ad alta densità di gas, implicando che i campi magnetici svolgono un ruolo importante nella formazione dei filamenti, rispetto all'influenza della turbolenza e della gravità.

Questa osservazione indicava un problema. Per formare stelle in filamenti gassosi, i filamenti devono perdere i campi magnetici. Quando e dove avviene questo? Con una risoluzione angolare dell'ordine di grandezza superiore dello strumento HAWC+ rispetto a Planck è stato ora possibile risolvere le regioni nei filamenti in cui il filamento magnetico diventa meno importante.

"Planck ha rivelato nuovi aspetti dei campi magnetici nel mezzo interstellare, ma le risoluzioni angolari più fini del ricevitore HAWC+ di SOFIA e la polarimetria NIR a terra ci offrono nuovi potenti strumenti per rivelare i dettagli vitali dei processi coinvolti, "dice Dan Clemente, Professore e Presidente del Dipartimento di Astronomia dell'Università di Boston, un altro coautore.

"Il fatto che siamo stati in grado di catturare una transizione critica nella formazione stellare è stato in qualche modo inaspettato. Questo dimostra quanto poco si sappia sui campi magnetici cosmici e quanta scienza entusiasmante ci aspetta da SOFIA con il ricevitore HAWC+, " conclude Thushara Pillai.