039 – MAMMA, COME NASCONO LE STELLE?

E’ sicuramente uno degli argomenti più affascinati del Cosmo; la comprensione della nascita di una stella non e’ per gli scienziati una cosa cosi’ scontanta. Si hanno certamente piu’ chiari i meccaniscmi che ne portano alla formazione e il proseguimento dell’evoluzione fino all’innesco della prima reazione nucleare, ma le nuove scoperte sono sempre dietro l’angolo e quelle che oggi sono teorie domani potrebbro essere carta straccia ormai superata……..e’ il bello dell’Astronomia, mai uguale a se stessa……..

Nebulosa di Orione (M42) - nuove stelle dietro le porlveri visibili solo nella foto di destra all infrarosso
Nebulosa di Orione (M42) - nuove stelle dietro le porlveri visibili solo nella foto di destra all'infrarosso

Che sia un argomento non ancora ben compreso e’ legato al fatto che le stelle si formano all’iterno di una nube di gas e polveri che ne oscura completamente la visuale….per capire il meccanismo bisogna utilizzare strumenti che ci permettano di penetrare attraverso questi veri e propri muri per cercare di capire cosa stia realmente succedendo oltre. Le protostelle mostrano un po’ di se, nella banda infrarossa e radio. Ma che cosa permette di aggregare la materia fino a giungere a formare una stella? Innanzi tutto e’ necessaria la materia prima, ovvero una nube molecolare. Questo perche’ nella vastita’ dell’Universo gli atomi sono troppo sparpagliati e non giustamente miscelati fra loro per giungere alla formazione di una stella. In una nube molecolare le particelle di materia raggiungono una densita’ (*) paria a 104–106 particelle per cm3 in queste condizioni la meteria puo’ collassare gravitazionalmente e cominciare il lento processo che porta alla formazione di una protostella. Si pensa che cio’ che puo’ turbare la tranquillita’ di queste nubi e innescare il processo di formazione, possano essere tutti quei fenomeni che permettono alla nube di comprimersi e muoversi facendo cosi’ aggregare la materia. Il passaggio di una stella vicino alla nube, il movimento rotatorio della Via Lattea stessa, ma anche una supernova che espolode a una distanza sufficiente da “stuzzicare” la nube molecolare, possono dare il via all’aggregazione della materia.

oggetto HH 46/47 stella in formazione: foto piccola nel visibile - foto grande nell'infrarosso
Oggetto HH 46/47 stella in formazione: foto piccola nel visibile - foto grande nell'infrarosso. La nube scura nel visibile e' detta Globulo di Bok.

Secondo i piu’ recenti studi, la teoria piu’ accreditata vuole che le parti in cui la nube comincia a contrarsi siano anche quelle gravitazionalmente instabili, questo porta a un primo collasso delle zone interessate, zone in cui la gravita’ (che spinge verso l’interno) vince la sua battaglia contro la pressione (che spinge verso l’esterno) e la materia comincia a roteare su se stessa scaldandosi e separandosi dal resto della nube molecolare. Il gas che compone questo “embrione” stellare e’ comunque un gas che fa filtrare efficacemente l’irraggiamento della materia in contrazione e questo permette alla zona interessata dalla contrazione di raffeddarsi un poco; il collasso pero’ non viene fermato e la zona continua a contrarsi; quando la densita’ rende opaca al zona, l’energia prodotta dal collasso gravitazionale viene ora trattenuta e non puo’ piu’ disperdersi nello spazio. Questo trattenere l’energia fa aumentare la pressione nella parte centrale che arresta la sua contrazione. Nella parte esterna alla zona interessata dalla contrazione, la materia continua a cadere verso l’interno accumulando materia e calore verso la zona opaca. A questo punto, nella zona centrale, la temperatura e la densita’ sono a un livello sufficientemente critico da permettere al deuterio di accendersi; nonostante questo, il collasso non si arresta, ma prosegue piu’ lentamente. Il deuterio brucia subito e terminata questa prima fiammata la stella ricomincia a contrarsi con lo stesso ritmo di prima, data la scarsita’ di deuterio all’esterno e quindi l’impossibilita’ di rifornirsi di altro “carburante”. E’ proprio in questa fase che si sono osservati degli “sbuffi” in corrispondenza dei poli, dei getti veri e propri di materia che vengono allontanati dalla protostella.

Oggetto HH 46 - 47: diagramma della composizione molecolare dell oggetto
HH 46 - 47: analisi della composizione molecolare dell'oggetto

Superata questa fase ogni momento e’ buono perche’ l’idrogeno si infiammi e la stella cominci a brillare in modo autonomo………..finalmente la nostra stella e’ nata. L’attesa dal “concepimento” alla “nascita” puo’ durare anche qualche milione di anni……….

M 42 Nebulosa di Orione - Questa nube molecolare e' una vera e propria culla stellare con stelle neonate, protostelle e stelle con dischi protoplanetari (come in questa composizione di 4 differenti stelle e dello disco in formazione)
M 42 Nebulosa di Orione - Questa nube molecolare e' la culla di molte stelle e alcune hanno attorno a se dischi protoplanetari (come nella composizione di 4 differenti soggetti qui sopra tutti appartenenti a M42)

Nelle nubi da cui si formano le stelle si possono trovare anche parti oscure (si veda foto piu’ sopra dell’oggetto HH 46-47 o foto qui sotto); queste zone sono dette globuli di Bok. Queste regioni sono in associazione alle zone della nube ricche di idrogeno ionizzato (regioni H II) e portano alla formazione di stelle blu calde associabili alla categoria O e B del diagramma HR (cfr pagine  037 e 038). Queste “nubi oscure” sono formate da gas e polveri molto dense: si parla di una densita’ che va dal 10 a 50 volte la massa del Sole.

nella regione IC 2944 troviamo uno splendido esempio di Globulo di Bok
nella regione IC 2944 troviamo uno splendido esempio di Globulo di Bok

All’interno delle nubi di formazione stellare e’ possibile trovare anche oggetti particolari che espellono dai loro poli alla velocita’ di centinaia di chilometri al secondo, getti di materia (plasma) che collidendo con la nube circostante formano pennacchi formidabili; il fronte d’urto della materia espulsa eccita la meteria con il quale entra in contatto e forma effetti di luminescenza particolarissimi (triboluminescenza).

HH 49 ripreso da Spitzer
HH 49 ripreso da Spitzer

Questi oggetti sono chiamati HH (Herbig-Haro i due astronomi che a cavallo fra gli anni ’40 e ’50 osservarono separatamente questi oggetti).

Schema degli oggetti HH
Schema del funzionamento degli oggetti HH
animazione dell oggetto HH 47 ripreso da Hubble
Animazione dell'oggetto HH 47 nella Nebulosa di Gum, ripreso da Hubble CLIKKARE L'IMMAGINE PER VEDERE L'ANIMAZIONE

Dal Cosmo e’ tutto………..

Francesca 74

Nebulosa dellAquila - dettaglio sulle colonne
Nebulosa dell'Aquila - dettaglio sulle colonne

(*) densita’: ricordo che quando si parla di densita’, ci si riferisce a quanti atomi occupano un dato spazio; piu’ gli atomi sono vicini, piu’ la densita’  e’ alta e vice versa

HH 34 protostella nella costellazione dell'Orione
HH 34 protostella nella costellazione dell'Orione