Nuove avvincenti immagini del James Webb Space Telescope della NASA stanno consentendo agli scienziati di gettare uno sguardo ad alta risoluzione sulle delicate strutture di gas e polveri presenti nelle galassie stesse, e su come quest’ultime siano influenzate dalla formazione di giovani stelle. Le fotografie in calce a questo articolo sono semplicemente incredibili: consentono di vedere quel che prima era celato; le potenzialità del nuovo Telescopio Spaziale nell’infrarosso, consentono di penetrare quelle nubi altrimenti invalicabili e di osservare direttamente la nascita delle stelle. Un passo avanti pazzesco per l’astronomia tutta, verso la piena comprensione di questi fenomeni altamente complessi.
La prima immagine ritrae NGC 1433: si tratta una galassia a spirale barrata con un nucleo particolarmente luminoso circondato da doppi anelli all’interno dei quali stanno nascendo nuove stelle. Per la prima volta, nelle immagini a infrarossi di Webb, gli scienziati possono vedere bolle di gas cavernose in cui le stelle in formazione hanno rilasciato energia nell’ambiente circostante.
La seconda immagine ritrae NGC 7496; i suoi bracci a spirale sono pieni di bolle cavernose e conchiglie che si sovrappongono l’una all’altra in questa immagine del MIRI. Questi filamenti e cavità sono la prova che le giovani stelle rilasciano energia e, in alcuni casi, espellono il gas e la polvere nel mezzo interstellare che le circonda.
Infine, nelle osservazioni in infrarosso di NGC 1365 (ultima immagine in questo articolo), grumi di polvere e gas nel mezzo interstellare hanno assorbito la luce dalle stelle in formazione e l’hanno emessa nuovamente nell’infrarosso, illuminando un’intricata rete di bolle cavernose e gusci filamentosi influenzati da giovani stelle che rilasciano energia nei bracci a spirale della galassia.
Assolutamente straordinario, non trovate? Pensate che senza James Webb, sondare queste zone delle galassie, comunemente definite mezzo interstellare, ossia quegli spazi che sembrano vuoti, tra una stella e l’altra, ma che in realtà non lo sono, sarebbe stato molto difficile, per non dire impossibile, soprattutto con questo livello inaudito di dettaglio.
I ricercatori che utilizzano il telescopio spaziale James Webb della NASA, come dicevamo, stanno dando il loro primo sguardo alla formazione stellare, al gas e alla polvere presenti in queste galassie, con una risoluzione senza precedenti alle lunghezze d’onda dell’infrarosso. I dati hanno consentito una raccolta iniziale di 21 documenti di ricerca che forniscono nuove informazioni su come alcuni dei processi su scala più piccola nel nostro universo – gli inizi della formazione stellare – influenzano l’evoluzione degli oggetti più grandi nel nostro cosmo: le galassie.
La più grande indagine in merito riguardante le galassie, nel primo anno di operazioni scientifiche di James Webb è stata condotta dalla collaborazione PHANGS (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies), coinvolgendo più di 100 ricercatori da tutto il mondo. Le osservazioni di Webb sono guidate da Janice Lee, capo scienziato dell’Osservatorio Gemini presso il NOIRLab della National Science Foundation e astronomo affiliato presso l’Università dell’Arizona a Tucson.
Il team sta studiando un campione diversificato di 19 galassie a spirale e nei primi mesi di operazioni scientifiche di James Webb sono state effettuate osservazioni di cinque di questi obiettivi: M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 e NGC 1433. I risultati stanno già sbalordendo gli astronomi.
“La chiarezza con cui stiamo vedendo le deboli strutture che compongono le galassie, ci ha sicuramente colto di sorpresa”, ha detto il membro del team David Thilker della Johns Hopkins University di Baltimora, nel Maryland.
“Stiamo vedendo direttamente come l’energia della formazione di giovani stelle influisce sul gas che le circonda, ed è semplicemente straordinario”, ha detto il membro del team Erik Rosolowsky dell’Università di Alberta, in Canada.
Le immagini del Miri (Mid-Infrared Instrument) di James Webb rivelano la presenza di una rete di caratteristiche altamente strutturate all’interno di queste galassie: cavità luminose di polvere ed enormi bolle di gas cavernose che rivestono i bracci a spirale. In alcune regioni delle galassie vicine osservate, questa rete di strutture appare costruita da gusci e bolle sia individuali che sovrapposti, dove le giovani stelle stanno rilasciando energia.
“Le aree che appaiono completamente scure nelle immagini di Hubble si illuminano con dettagli squisiti in queste nuove immagini a infrarossi, permettendoci di studiare come la polvere nel mezzo interstellare ha assorbito la luce dalle stelle in formazione e l’ha emessa di nuovo nell’infrarosso, illuminando un’intricata rete di gas e polvere”, ha affermato il membro del team Karin Sandstrom dell’Università della California, San Diego.
L’imaging ad alta risoluzione necessario per studiare queste strutture è mancato a lungo agli astronomi, fino a quando James Webb non è entrato in scena.
“Il team PHANGS ha trascorso anni osservando queste galassie a lunghezze d’onda ottiche, radio e ultraviolente utilizzando il telescopio spaziale Hubble della NASA, l’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array e il Multi Unit Spectroscopic Explorer del Very Large Telescope”, ha aggiunto il membro del team Adam Leroy dell’Università statale dell’Ohio. “Ma le prime fasi del ciclo di vita di una stella sono rimaste nascoste perché il processo è avvolto da nubi di gas e polvere”.
Sono proprio le potenti funzionalità negli infrarossi di James Webb che possono perforare la polvere per collegare i pezzi mancanti del puzzle. Ed è anche e proprio per questo che il nuovo Telescopio Spaziale è stato pensato e costruito.
Ad esempio, specifiche lunghezze d’onda osservabili dal MIRI (7,7 e 11,3 micron) e dalla Webb’s Near-Infrared Camera (3,3 micron) sono sensibili all’emissione di idrocarburi policiclici aromatici, che svolgono un ruolo fondamentale nella formazione di stelle e pianeti. Queste molecole sono state rilevate da James Webb nelle prime osservazioni del programma PHANGS.
Lo studio di queste interazioni alla scala più minuta può aiutare a fornire informazioni sul quadro più ampio di come le galassie si sono evolute nel tempo.
“Queste osservazioni sono disponibili al pubblico non appena vengono osservate e ricevute sulla Terra”, ha affermato Eva Schinnerer del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, in Germania, e leader del collaborazione PHANGS.
Il team PHANGS lavorerà per creare e rilasciare set di dati che allineano i dati di Webb a ciascuno dei set di dati complementari ottenuti in precedenza dagli altri osservatori, per aiutare ad accelerare la scoperta da parte della più ampia comunità astronomica.
“Grazie alla risoluzione del James Webb, per la prima volta possiamo condurre un censimento completo della formazione stellare e fare inventari delle strutture a bolle medie interstellari nelle galassie, oltre il Gruppo Locale”, ha detto Lee. «Quel censimento ci aiuterà a capire come la formazione stellare e il suo feedback si imprimono nel mezzo interstellare, dando quindi origine alla successiva generazione di stelle, o come effettivamente ne impediscano eventualmente la formazione stessa».
La ricerca del team PHANGS è condotta nell’ambito del programma General Observer 2107. I risultati iniziali del team, composti da 21 studi individuali, sono stati recentemente pubblicati in un numero speciale di The Astrophysical Journal Letters. Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. James Webb risolverà i misteri nel nostro sistema solare, guarderà mondi lontani attorno ad altre stelle e sonderà le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Il nuovo Telescopio Spaziale James Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese).
Credits: NASA, ESA, CSA e J. Lee (NOIRLab). Elaborazione immagini: A. Pagan (STScI)
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