Una Miriade di Stelle Titaniche nelle Galassie Starburst

Una Miriade di Stelle Titaniche nelle Galassie Starburst

Utilizzando i telescopi ALMA e VLT gli astronomi hanno individuato una quantità di stelle massicce molto più elevata del previsto, sia in galassie primordiali attive nella formazione stellare sia nella vicina Grande Nube di Magellano. La scoperta rappresenta un passo importante per comprendere meglio i processi di evoluzione delle galassie, la creazione di elementi pesanti nel cosmo e la nascita delle stelle.

Un team di scienziati guidato da Zhi-Yu Zhang dell’University of Edinburgh ha utilizzato il telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per indagare sulla quantità di stelle massicce presenti in quattro galassie starburst, ricche di gas e molto distanti. Le galassie starburst sono soggette a episodi di formazione stellare particolarmente attiva e il tasso a cui forgiano nuove stelle può essere centinaia di volte più elevato rispetto a quello della nostra Via Lattea.

Le stelle massicce presenti in queste galassie producono radiazione ionizzante, venti stellari ed esplosioni di supernova che influenzano in modo significativo la dinamica e l’evoluzione chimica del mezzo interstellare. Studiare la distribuzione di massa delle stelle in queste galassie può dirci molto sulla loro evoluzione, e sull’evoluzione del cosmo in generale. Le galassie oggetto di studio risalgono a un tempo remoto in cui l’Universo era molto più giovane, pertanto è improbabile che abbiano goduto di molti episodi di formazione stellare precedenti, che potrebbero inficiare i risultati.

Il team ha sviluppato una nuova tecnica, analoga alla datazione che si basa sul carbonio-14, per misurare le abbondanze di vari tipi di monossido di carbonio in quattro antiche galassie starburst avvolte nelle polveri. È stato osservato il rapporto tra due tipi di monossido di carbonio contenenti differenti isotopi stabili, Carbonio-13 e Ossigeno-18, le cui quantità crescono continuamente durante il tempo di vita di una galassia, essendo sintetizzati dalle reazioni di fusione all’interno delle stelle. “Gli isotopi di carbonio e di ossigeno hanno origini differenti. L’Ossigeno 18 viene prodotto in stelle massicce, mentre il Carbonio 13 in stelle di massa piccola e intermedia”, spiega Zhang. “Il rapporto tra Ossigeno-18 e Carbonio-13 era dieci volte superiore in queste galassie starburst primordiali rispetto a quello trovato in galassie come la Via Lattea, il che implica che in queste antiche galassie sia presente una percentuale molto più elevata di stelle massicce”, aggiunge Donatella Romano dell’INAF di Bologna, tra gli autori dello studio.

Queste scoperte sono in linea con quelle di un altro studio relativo a una galassia nana vicina a noi. Utilizzando il Very Large Telescope dell’ESO, un team guidato da Fabian Schneider dell’University of Oxford ha realizzato misurazioni spettroscopiche di 800 stelle nella gigantesca regione di formazione stellare 30 Doradus all’interno della Grande Nube di Magellano, per indagare sull’età delle stelle e sulla loro distribuzione di massa iniziale. Lo studio ha dimostrato che l’Universo può produrre regioni di formazione stellare con distribuzioni di massa delle stelle molto diverse da quelle della Via Lattea.

La massa di una stella alla nascita è fondamentale per la sua evoluzione: le stelle massicce vivono una vita intensa ma breve, mentre le stelle più piccole, come il Sole, possono brillare per miliardi di anni. Conoscere la percentuale di stelle di varie masse all’interno delle galassie ci permette di comprendere la formazione e l’evoluzione delle galassie nel corso della storia dell’Universo, così come di indagare sulla quantità di elementi chimici disponibili e sul numero dei buchi neri.

“Abbiamo scoperto un numero di stelle con massa oltre 30 volte quella solare superiore del 30 percento rispetto al previsto, e stelle con massa oltre 60 volte quella solare in quantità superiore del 70 percento rispetto al previsto”, spiega Schneider. “I nostri risultati superano il limite di 150 masse solari fissato un tempo per la massa massima delle stelle alla nascita, e suggeriscono che le stelle quando si formano possano avere masse superiori a 300 masse solari!”.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine impressione artistica di una galassia starburst
Credit: ESO/M. Kornmesser

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