Un'immagine in falsi colori della formazione stellare nella nube molecolare gigante di Rho Ophicucus vista nell'infrarosso da Wide-field Infrared Survey Explorer; il campo visivo si estende per circa 14 anni luce. La formazione stellare è un intricato processo che coinvolge molti effetti fisici che lavorano insieme su un'ampia gamma di distanze e scale temporali. Gli astronomi hanno sviluppato la prima simulazione di una nuvola molecolare gigante di successo che traccia la formazione di singole stelle su circa otto milioni di anni e su più scale. Include meccanismi di feedback come getti, radiazioni, venti e supernove e si basa su codici precedenti che includevano gravità, campi magnetici e turbolenza. Credito:NASA, JPL-Caltech, WISE
La formazione stellare è probabilmente il processo più importante nell'universo. Nel corso della loro vita, e poi con la loro morte, le stelle producono tutti gli elementi chimici ad eccezione dell'idrogeno e dell'elio (prodotti nel big bang). Nella loro giovinezza, le stelle alimentano la nascita di pianeti e corpi più piccoli e la loro scomparsa si traduce in supernove, corpi super densi come buchi neri, stelle di neutroni o nane bianche e nebulose.
Le stelle irradiano la loro copiosa energia nel cosmo a lunghezze d'onda attraverso lo spettro, riscaldando le superfici dei pianeti, facilitando la chimica interstellare e illuminando le galassie in tutte le epoche cosmiche. La formazione stellare, determinando le posizioni, le abbondanze e le masse relative delle stelle, regola la tavolozza del cielo e il suo arcobaleno di attributi.
Le stelle nell'universo si formano, almeno nella nostra epoca attuale, quando massicce nubi con gas molecolare collassano per gravità. Ma nella Via Lattea questo processo è molto inefficiente; solo l'1% circa del materiale disponibile finisce in una stella. Gli astronomi pensano che una ragione sia che i nuclei di formazione stellare sono inibiti dallo sviluppo della pressione verso l'esterno dei moti turbolenti del gas supersonico (cioè, il gas si muove più velocemente della velocità del suono) e dai deflussi di supernove, venti o getti prodotti da una generazione precedente di stelle. Almeno questa è l'immagine per le stelle di piccola massa.
Le osservazioni di giovani stelle massicce, tuttavia, a volte suggeriscono la conclusione opposta, che le stelle di massa elevata si formano esattamente dove la turbolenza del gas impedisce lo sviluppo di stelle di piccola massa fino a quando non si accumula massa sufficiente per la nascita di stelle massicce. I numerosi processi fisici complessi e intrecciati coinvolti lasciano molti enigmi, incluso il motivo per cui le stelle si formano con bassa efficienza, perché hanno le masse particolari che hanno, perché e come si formano in ammassi e perché alcune si trovano in più sistemi mentre altre no .
Le simulazioni al computer possono fornire approfondimenti fondamentali su queste domande. Gli astronomi hanno lavorato per decenni per perfezionare i loro codici e confrontarli con le osservazioni. Il compito è arduo:non solo sono al lavoro molti processi fisici diversi, ma si influenzano a vicenda, mentre si verificano passaggi critici su scale spaziali da centinaia di anni luce alle immediate vicinanze della stella embrionale e scale temporali da milioni di anni a giorni. Una simulazione realistica della formazione stellare deve in qualche modo spiegare accuratamente tutto questo.
L'astronoma CfA Anna Rosen e i suoi colleghi hanno sviluppato la prima simulazione di una nuvola molecolare gigante che segue la formazione di singole stelle e il loro feedback da getti, radiazioni, venti e supernove. Si basa sui loro codici precedenti che includevano gravità, campi magnetici e turbolenza, ma che fornivano efficienze di formazione stellare irrealisticamente elevate e producevano un eccesso di stelle massicce.
La nuova simulazione numerica traccia la formazione stellare in una nuvola per circa 8 milioni di anni, utilizzando circa 160 milioni di passi, alcuni separati da tempi di un solo giorno. Evita i difetti dei codici precedenti ma mantiene la coerenza generale con i loro risultati più accurati. Raggiunge anche conclusioni significative, tra cui che i getti protostellari sono una fonte dominante di feedback che inibisce la nascita stellare:il feedback delle supernove si verifica troppo tardi nel ciclo di nascita per interrompere seriamente lo sviluppo di altre stelle nella scuola materna.
Pubblicato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , questo traguardo storico è la prima simulazione numerica di qualsiasi tipo per modellare la formazione di un ammasso stellare mentre traccia la formazione, l'accrescimento, il movimento, l'evoluzione e il feedback di singole stelle e protostelle, con feedback da tutti i principali canali:getti protostellari, venti, radiazioni stellari e supernove da collasso del nucleo. + Esplora ulteriormente
