Nel cielo del sud, situato a circa 4, 300 anni luce dalla Terra, giace RCW 120, un'enorme nuvola luminosa di gas e polvere. Questa nuvola, nota come nebulosa a emissione, è formato da gas ionizzati ed emette luce a varie lunghezze d'onda. Un team internazionale guidato da ricercatori della West Virginia University ha studiato RCW 120 per analizzare gli effetti del feedback stellare, il processo mediante il quale le stelle reimmettono energia nel loro ambiente. Le loro osservazioni hanno mostrato che i venti stellari fanno sì che la regione si espanda rapidamente, che ha permesso loro di limitare l'età della regione. Questi risultati indicano che RCW 120 deve essere inferiore a 150, 000 anni, che è molto giovane per una tale nebulosa.

A circa sette anni luce dal centro di RCW 120 si trova il confine della nuvola, dove si stanno formando una pletora di stelle. Come si stanno formando tutte queste stelle? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo scavare in profondità nell'origine della nebulosa. RCW 120 ha un giovane, stella massiccia nel suo centro, che genera potenti venti stellari. I venti stellari di questa stella sono molto simili a quelli del nostro Sole, in quanto lanciano materiale dalla loro superficie nello spazio. Questo vento stellare scuote e comprime le nubi di gas circostanti. L'energia che viene immessa nella nebulosa innesca la formazione di nuove stelle nelle nuvole, un processo noto come "feedback positivo" perché la presenza della massiccia stella centrale ha un effetto positivo sulla futura formazione stellare. Il gruppo, con il ricercatore postdottorato WVU Matteo Luisi, ha usato SOFIA (l'Osservatorio Stratosferico per l'Astronomia Infrarossa) per studiare le interazioni delle stelle massicce con il loro ambiente.

SOFIA è un osservatorio aereo costituito da un telescopio di 8,8 piedi (2,7 metri) trasportato da un aereo Boeing 747SP modificato. SOFIA osserva nel regime infrarosso dello spettro elettromagnetico, che è appena oltre ciò che gli umani possono vedere. Per gli osservatori a terra, il vapore acqueo nell'atmosfera blocca gran parte della luce proveniente dallo spazio che gli astronomi a infrarossi sono interessati a misurare. Però, la sua altitudine di crociera di sette miglia (13 km), mette SOFIA al di sopra della maggior parte del vapore acqueo, consentendo ai ricercatori di studiare le regioni di formazione stellare in un modo che non sarebbe possibile da terra. Durante la notte, l'osservatorio in volo osserva i campi magnetici celesti, regioni di formazione stellare (come RCW 120), comete e nebulose. Grazie al nuovo ricevitore upGREAT installato nel 2015, il telescopio aereo può creare mappe più precise di vaste aree del cielo che mai. Le osservazioni di RCW 120 fanno parte dell'indagine SOFIA FEEDBACK, uno sforzo internazionale guidato dai ricercatori Nicola Schneider dell'Università di Colonia e Alexander Tielens dell'Università del Maryland, che utilizza upGREAT per osservare una moltitudine di regioni di formazione stellare.

Il team di ricerca ha deciso di osservare la linea spettroscopica [CII] con SOFIA, che viene emesso dal carbonio ionizzato diffuso nella regione di formazione stellare. "La linea [CII] è probabilmente il miglior tracciatore di feedback su piccole scale, e, a differenza delle immagini a infrarossi, ci fornisce informazioni sulla velocità, il che significa che possiamo misurare come si muove il gas. Il fatto che ora possiamo osservare facilmente [CII] in vaste regioni del cielo con upGREAT rende SOFIA uno strumento davvero potente per esplorare il feedback stellare in modo più dettagliato di quanto fosse possibile in precedenza, "dice Matteo.

Utilizzando le loro osservazioni [CII] di SOFIA, il team di ricerca ha scoperto che RCW 120 si sta espandendo a 33, 000 mph (15 km/s), che è incredibilmente veloce per una nebulosa. Da questa velocità di espansione, il team è stato in grado di porre un limite di età al cloud e ha scoperto che RCW 120 è molto più giovane di quanto si credesse in precedenza. Con la stima dell'età, sono stati in grado di dedurre il tempo impiegato dalla formazione stellare al confine della nebulosa per iniziare dopo la formazione della stella centrale. Questi risultati suggeriscono che i processi di feedback positivo si verificano su scale temporali molto brevi e indicano l'idea che questi meccanismi potrebbero essere responsabili degli alti tassi di formazione stellare che si sono verificati durante le prime fasi dell'universo.

Guardare avanti, il team spera di espandere questo tipo di analisi allo studio di più regioni di formazione stellare. Matteo dice, "Le altre regioni che stiamo esaminando con il sondaggio FEEDBACK sono in diverse fasi di evoluzione, hanno morfologie diverse, e alcuni hanno molte stelle di grande massa in loro, al contrario di uno solo in RCW 120. Possiamo quindi utilizzare queste informazioni per determinare quali processi guidano principalmente la formazione stellare innescata e come i processi di feedback differiscono tra i vari tipi di regioni di formazione stellare".