Credito: Goddard Space Flight Center della NASA

Un team di ricerca internazionale esaminerà stelle, ammassi stellari e polvere all’interno di 19 galassie vicine.

Per capire le galassie, devi capire come si formano le stelle. Più di 100 ricercatori da tutto il mondo hanno collaborato per compilare osservazioni di galassie a spirale vicine, scattate con i più potenti telescopi radio, visibili e ultravioletti del mondo – e presto aggiungeranno una suite completa di immagini a infrarossi ad alta risoluzione da Nasa‘S Telescopio spaziale James Webb. Con questo set di dati rivoluzionario, gli astronomi saranno in grado di studiare le stelle mentre iniziano a formarsi all’interno di nubi di gas scure e polverose, districarle mentre quelle stelle nascenti esplodono lontano da questo gas e polvere e identificare stelle più mature che stanno vomitando fuori strati di gas e polvere, tutto questo, per la prima volta in una varietà di galassie a spirale.

Questa immagine della galassia a spirale NGC 3351 combina le osservazioni di diversi osservatori per rivelare dettagli sulle sue stelle e gas. Le osservazioni radio dell’Atacama Large Millimeter/Submatrix Array (ALMA) mostrano un denso gas molecolare in viola. Lo strumento Multi-Unit Spectral Explorer (MUSE) del Very Large Telescope si distingue quando le stelle giovani e massicce illuminano l’ambiente circostante, brillando di rosso. Le immagini del telescopio spaziale Hubble evidenziano le corsie di polvere in bianco e le stelle di nuova formazione in blu. Le immagini a infrarossi ad alta risoluzione del telescopio spaziale Webb aiuteranno i ricercatori a determinare dove si formano le stelle dietro la polvere e a studiare le prime fasi della formazione stellare in questa galassia. Credito: Scienza: NASA, ESA, ESO-Cile, ALMA, NAOJ, NRAO; Elaborazione immagini: Joseph DePasquale (STScI)

Le spirali sono alcune delle forme più affascinanti dell’universo. Appaiono in intricate conchiglie, ragnatele accuratamente costruite e persino nei ricci delle onde dell’oceano. Le spirali su scale cosmiche – come si vede nelle galassie – sono ancora più impressionanti, non solo per la loro bellezza, ma anche per l’enorme quantità di informazioni che contengono. Come si formano le stelle e gli ammassi stellari? Fino a poco tempo, la risposta completa era fuori portata, sbarrata da gas e polvere. Durante il suo primo anno di attività, il telescopio spaziale James Webb della NASA aiuterà i ricercatori a completare una mappatura più dettagliata del ciclo di vita stellare utilizzando immagini a infrarossi ad alta risoluzione di 19 galassie.

Il telescopio fornirà anche alcuni “pezzi del puzzle” chiave che sono mancati finora. “JWST tocca molte diverse fasi del ciclo di vita stellare, il tutto con una precisione straordinaria”, ha affermato Janice Lee, capo scienziata presso il NOIRLab Gemini Observatory della National Science Foundation a Tucson, in Arizona. “Webb rivelerà la formazione stellare nelle sue fasi iniziali, proprio mentre il gas collassa per formare stelle e la polvere circostante si riscalda”.

A Leigh si sono uniti David Thalker della Johns Hopkins University di Baltimora, nel Maryland, Katherine Krickell dell’Università di Heidelberg in Germania e altri 40 membri del programma di indagine multi-lunghezza d’onda noto come PHANGS (High Angular Resolution Physics of Nearby Galaxies). la loro missione? Non solo per svelare i segreti della formazione stellare utilizzando le immagini a infrarossi ad alta risoluzione di Webb, ma anche per condividere set di dati con l’intera comunità astronomica per accelerare la scoperta.

Ritmi di formazione stellare

PHANGS è nuovo, in parte, perché ha riunito più di 100 esperti internazionali per studiare la formazione stellare dall’inizio alla fine. Mirano alle galassie che possono essere viste frontalmente dalla Terra e che sono, in media, a 50 milioni di anni luce di distanza. La principale collaborazione è iniziata con le immagini a microonde di 90 galassie nell’ammasso di grandi dimensioni/submillimetri di Atacama (Alma) in Cile. Gli astronomi utilizzano questi dati per produrre mappe molecolari dei gas per studiare le materie prime per la formazione stellare. Una volta dentro telescopio molto grandespettrofotometro multi-unitàMeditazione), sempre in Cile, online, e ha ottenuto dati noti come spettri per studiare le fasi successive della formazione stellare per 19 galassie, soprattutto dopo che gli ammassi stellari hanno rimosso il gas e la polvere vicini. basato sullo spazio Telescopio spaziale Hubble Ha fornito osservazioni ottiche nel visibile e nell’ultravioletto di 38 galassie per aggiungere immagini ad alta risoluzione di singole stelle e ammassi stellari.

Questa immagine della galassia a spirale NGC 1300 combina più osservazioni per mappare ammassi stellari e gas. La luce radio osservata dall’Atacama Large Millimeter/Subscale Array (ALMA), rappresentata in giallo, mette in evidenza nubi di gas molecolare freddo che forniscono le materie prime da cui si formano le stelle. I dati dello strumento Multi-Unit Spectrograph (MUSE) del Very Large Telescope sono rappresentati in rosso e viola, catturando l’effetto di stelle giovani e massicce sul gas circostante. La luce visibile e ultravioletta catturata dal telescopio spaziale Hubble evidenzia le corsie di polvere in oro e le stelle molto calde in blu. Le immagini a infrarossi ad alta risoluzione del telescopio spaziale Webb aiuteranno i ricercatori a determinare dove si formano le stelle dietro la polvere e a studiare le prime fasi della formazione stellare in questa galassia.
Crediti: Scienza: NASA, ESA, ESO-Cile, ALMA, NAOJ, NRAO; Elaborazione immagini: Alyssa Pagan (STScI)

Gli elementi mancanti, che Webb riempirà, si trovano in gran parte in regioni di galassie oscurate dalla polvere, regioni in cui le stelle stanno iniziando attivamente a formarsi. “Vedremo chiaramente ammassi stellari nei nuclei di queste dense nubi molecolari di cui prima avevamo solo prove indirette”, ha detto Thalker. “Webb ci offre un modo per guardare all’interno di queste ‘fabbriche stellari’ per vedere ammassi stellari appena assemblati e misurarne le proprietà prima che si evolvessero”.

I nuovi dati aiuteranno anche il team a determinare l’età dei gruppi stellari in un campione diversificato di galassie, il che aiuterà i ricercatori a costruire modelli statistici più accurati. “Contestualizziamo sempre le piccole scale nel quadro generale delle galassie”, ha spiegato Krickell. “Usando Webb, tracceremo la sequenza evolutiva delle stelle e degli ammassi stellari di ciascuna galassia”.

Un’altra risposta importante che stanno cercando riguarda la polvere che circonda le stelle nel mezzo interstellare. Webb li aiuterà a identificare le regioni di gas e polvere associate a specifiche regioni di formazione stellare e quali regioni interstellari fluttuano liberamente. “Non era possibile prima, al di fuori delle galassie più vicine”, ha aggiunto Thelker.

Il team sta anche lavorando per capire i tempi del ciclo di formazione stellare. “Le linee temporali sono molto importanti in astronomia e fisica”, mi ha detto. “Quanto tempo impiega ciascuna fase della formazione stellare? In che modo queste scale temporali potrebbero differire nei diversi ambienti galattici? Vogliamo misurare il tempo in cui queste stelle si liberano dalle loro nubi di gas per capire come viene interrotta la formazione stellare”.

conoscenza per tutti

Questi appunti Webb saranno presi nell’ambito del programma del Tesoro, il che significa che non solo sono immediatamente disponibili al pubblico, ma avranno anche un valore scientifico ampio e duraturo. Il team creerà e rilascerà set di dati che allineano i dati di Webb con ciascuno dei set di dati complementari di ALMA, MUSE e Hubble, consentendo ai futuri ricercatori di scavare facilmente in ogni galassia e nei suoi ammassi stellari, passando da una lunghezza d’onda all’altra e ingrandendo su pixel singole foto. Forniranno inventari delle diverse fasi del ciclo di formazione stellare, comprese le regioni di formazione stellare, le giovani stelle, gli ammassi stellari e le caratteristiche della polvere locale.

Questa ricerca sarà condotta nell’ambito dei programmi General Observer (GO) di Webb, selezionati in modo competitivo utilizzando un sistema anonimo a doppia revisione, lo stesso sistema utilizzato per allocare il tempo sul telescopio spaziale Hubble.

Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio mondiale di scienze spaziali. Webb risolverà i misteri del nostro sistema solare, guarderà oltre mondi lontani attorno ad altre stelle ed esplorerà le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.