La Nebulosa di Orione può essere un oggetto celeste familiare e ben studiato, ma le nuove immagini del James Webb Space Telescope (JWST) mostrano questa nube di gas e polvere che forma stelle in una luce incredibilmente nuova. Conosciuta anche come Messier 42 (M42), si trova a circa 1.500 anni luce dalla Terra verso la costellazione di Orione. Questo lo rende il grande vivaio stellare più vicino al nostro Sistema Solare.
Visibile ad occhio nudo, la Nebulosa di Orione è stata molto studiata nel corso della storia umana, ma le immagini del JWST mostrano dettagli senza precedenti. In particolare, il potente telescopio spaziale ha ingrandito la caratteristica diagonale a forma di cresta di gas e polvere nel quadrante inferiore sinistro di M42 chiamata “la barra di Orione”. Le immagini raccolte nell’ambito del programma PDRs4All (rif.) sono preziose non solo per la loro straordinaria bellezza. Questo tesoro di dati consentirà agli scienziati di approfondire le condizioni spesso confuse e caotiche che accompagnano la formazione stellare.
“Queste immagini hanno un dettaglio così incredibile che le esamineremo per molti anni a venire. I dati sono incredibili e serviranno come punto di riferimento per la ricerca astrofisica per i decenni a venire”, ha detto in una nota (rif.) Els Peeters, astrofisico e ricercatore principale di PDRs4All. “Finora abbiamo esplorato solo una piccola parte dei dati e questo ha già portato a numerose scoperte sorprendenti e importanti”.
La formazione stellare disordinata nella Nebulosa di Orione
La formazione stellare avviene quando porzioni troppo dense di gigantesche nubi di gas e polvere collassano sotto la loro stessa gravità. Ciò forma una “protostella” avvolta in un bozzolo natale di gas e polvere rimasti dalla sua formazione. Le protostelle continuano a raccogliere materiale finché non hanno raccolto massa sufficiente per innescare la fusione nucleare dell’idrogeno in elio nei loro nuclei. Il processo fa entrare una stella della sequenza principale come il nostro Sole, che avrà attraversato questa fase circa 4,6 miliardi di anni fa.
La situazione è però più complicata di quanto possa sembrare inizialmente, perché queste zone troppo dense non hanno tutte la stessa dimensione o massa e non collassano tutte nello stesso momento. “Il processo di formazione stellare è complicato. Queste regioni contengono stelle di masse diverse in diversi stadi del loro sviluppo mentre sono ancora immerse nella loro nube natale. Inoltre sono in gioco molti processi fisici e chimici diversi che si influenzano a vicenda”, ha detto Peeters.
Uno degli aspetti più importanti per comprendere il gas e la polvere tra le stelle da cui vengono create le stelle è la fisica delle “regioni di foto-dissociazione” (PDR). La chimica e la fisica dei PDR sono determinate dal modo in cui la radiazione ultravioletta delle giovani stelle calde interagisce con il gas e la polvere. Nella Nebulosa di Orione, questo bombardamento di radiazioni sta creando strutture come la Barra di Orione, che è essenzialmente il bordo di una grande bolla scavata da alcune delle stelle massicce che alimentano la nebulosa.
Le analisi spettroscopiche
“Gli stessi dettagli strutturali che conferiscono a queste immagini il loro fascino, rivelano una struttura più complicata. Il gas e la polvere in primo piano ed in background che rendono l’analisi un po’ più difficile”, ha affermato Emile Habart, membro del team PDRs4All. “Queste immagini sono di tale qualità che possiamo separare bene queste regioni. Il bordo della Barra di Orione è molto ripido, come un enorme muro, come previsto dalla teoria”.
Il James Webb ha permesso ai ricercatori di vedere la struttura della Barra nella nebulosa di Orione come mai prima d’ora. L’analisi spettroscopica della luce della Barra di Orione, ha permesso di determinare come varia la sua composizione chimica al suo interno. Ciò è possibile perché gli elementi chimici assorbono ed emettono luce a lunghezze d’onda caratteristiche, lasciando le loro impronte nello spettro della luce che passa attraverso gas e polvere.
Il rilevamento di oltre 600 impronte chimiche negli spettri della Nebulosa di Orione nel corso di questa indagine potrebbe migliorare notevolmente i modelli di PDR. “Il set di dati spettroscopici copre un’area molto più piccola del cielo rispetto alle immagini, ma contiene molte più informazioni”, ha detto Peeters. “Un’immagine vale più di mille parole, ma noi astronomi diciamo solo un po’ scherzando che uno spettro vale più di mille immagini”.
Il James Webb Space Telescope lascia gli altri telescopi nella polvere
Il team PDRs4All ha anche affrontato un problema di vecchia data con precedenti osservazioni della Nebulosa di Orione. Nella Barra di Orione c’è una forte variazione nelle emissioni di polvere la cui origine non poteva essere spiegata. Questa indagine ha rivelato che la variazione nell’emissione era il risultato di un processo distruttivo dovuto alla radiazione di giovani stelle massicce. “I nitidi dati iperspettrali di James Webb nella Nebulosa di Orione contengono molte più informazioni rispetto alle osservazioni precedenti. Indicano chiaramente che l’attenuazione della radiazione da parte della polvere e l’efficiente distruzione delle particelle di polvere più piccole, sono la causa alla base di queste variazioni”, ha detto il ricercatore Meriem El Yajouri.
Il team PDRs4All è stato anche in grado di ottenere dettagli sulle emissioni della Nebulosa di Orione che provengono dagli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Queste molecole sono grandi serbatoi di carbonio nel cosmo, che si ritiene, rappresentino fino al 20% del carbonio nell’universo. Poiché l’unica vita nel cosmo di cui siamo a conoscenza è basata sul carbonio, lo studio degli IPA è estremamente importante per la nostra comprensione dell’esistenza della vita sui pianeti che si formano attorno alle giovani stelle.
“Anche se si ritiene che queste grandi molecole siano molto robuste, abbiamo scoperto che la radiazione UV modifica le proprietà generali delle molecole che causano l’emissione” ha detto Peeters. Ciò ha rivelato che la radiazione ultravioletta rompe le molecole di carbonio più piccole mentre le molecole più grandi cambiano le loro emissioni. Questi effetti sono osservati in diversi estremi nelle Nebulose di Orione, passando da ambienti schermati a regioni più esposte.
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