Campi Magnetici e Nascita delle Stelle

Campi Magnetici e Nascita delle Stelle

Ricercatori del Max Planck Institute for Astronomy ad Heidelberg, Germania, hanno dimostrato che i campi magnetici favoriscono la compressione del materiale interstellare, un processo fondamentale per la formazione delle stelle nel cosmo.

Il ruolo dei campi magnetici nella formazione delle stelle è oggetto di discussione da decenni. Il risultato del nuovo studio si basa sulla scoperta che, nelle regioni in cui si formano le stelle, la materia interstellare si dispone, a seconda della sua densità, parallelamente o perpendicolarmente rispetto alle linee di campo magnetico. Le stelle nascono in seguito alla compressione di nubi nel mezzo interstellare, nubi costituite principalmente da idrogeno e da piccole particelle di carbonio e silicati, che gli astronomi definiscono polveri. Se il mezzo interstellare raggiunge una densità sufficientemente elevata, la gravità porta al collasso della nube fino alla formazione di una stella.

Tuttavia, non è ancora ben chiaro come queste nubi si formino e si dispongano in vista del collasso gravitazionale. Un ruolo fondamentale devono svolgere i campi magnetici, che contribuiscono significativamente alla pressione totale, bilanciando la gravità. Per portare nuova luce sulla questione, ancora oggetto di dibattito, Juan Diego Soler e i suoi colleghi hanno analizzato l’orientamento dei campi magnetici rispetto alla distribuzione di densità nelle regioni di formazione stellare vicine, fino a 1.450 anni luce di distanza dal Sole. “L’idea è che, se il campo magnetico ha davvero una grande influenza sul mezzo interstellare, dovrebbe plasmare le strutture in base alla densità”, spiega Soler.

In effetti, in tutti i casi il ricercatore ha scoperto un allineamento parallelo dei campi magnetici rispetto alla componente diffusa, cioè meno densa, del mezzo interstellare. Mentre, a densità più elevate, ha scoperto uno scostamento graduale nell’allineamento verso angoli più ampi: nelle zone più dense, il campo magnetico era addirittura perpendicolare rispetto agli addensamenti presenti nel mezzo interstellare. I risultati confermano uno scenario in base al quale il materiale interstellare diffuso, parzialmente ionizzato, è connesso al campo magnetico e può muoversi solo lungo le linee di campo. Collisioni con componenti neutre, come le polveri, trascinano ulteriore materiale. Pertanto, le zone meno dense appaiono allineate col campo magnetico e la turbolenza nelle nubi contribuisce all’espansione lungo le linee di campo magnetico fino a formare filamenti orientati.

Illustrazione del rapporto tra campi magnetici e mezzo interstellare © Image: Quetz/MPIA

Se il processo viene innescato da influenze esterne, come bolle in espansione derivanti da esplosioni di supernova o passaggio di materia attraverso un braccio a spirale della galassia, nubi differenti si muovono una verso l’altra come si trovassero su un nastro trasportatore. Quando convergono in una zona, vanno a formare un accumulo di materiale interstellare, che assume una direzione preferenziale, relativamente perpendicolare alle linee di campo magnetico. Il “nastro trasportatore” trascina con sè altro materiale interstellare e provoca un aumento di densità, fino a che la nube collassa per effetto della gravità. In questa fase, il campo magnetico non è forte abbastanza da impedire il collasso e mantiene il suo orientamento rispetto al profilo di densità durante il collasso, che a sua volta distorce il campo magnetico.

Soler studia la relazione tra campi magnetici e formazione stellare da vari anni. Per questo studio ha utilizzato dati del satellite Planck dell’ESA e dell’osservatorio spaziale Herschel, che misurano la radiazione del freddo mezzo interstellare a lunghezze d’onda differenti. I dati di Herschel sono serviti in particolare per determinare la distribuzione di densità del mezzo interstellare dalla radiazione emessa, mentre i dati di Planck hanno permesso di misurare la polarizzazione della radiazione, che fornisce informazioni sul campo magnetico. In seguito ha utilizzato una tecnica basata sul riconoscimento d’immagini e metodi statistici, per calcolare in quali condizioni campi magnetici e distribuzione di densità del mezzo interstellare fossero paralleli o perpendicolari. I risultati portano nuova luce sui complessi processi che regolano la nascita delle stelle.

Nell’immagine la regione di formazione stellare NGC 1333 ripresa nell’infrarosso dal telescopio spaziale Spitzer
Credit NASA/JPL-Caltech/R. A. Gutermuth (Harvard-Smithsonian CfA)

https://www.mpg.de/en/2019-09-MPIA-Soler