Nello spazio nubi gassose si addensano e collassano per formare strutture da cui possono nascere le stelle: i densi nuclei di formazione stellare si uniscono tra loro, accumulano materia e si frammentano, dando origine infine a un ammasso di giovani stelle di varie masse. La distribuzione per massa delle stelle neonate è stata studiata nel 1955 da Edwin Salpeter, al quale si deve la legge relativa, derivata empiricamente prendendo in esame stelle a noi vicine. In linea generale la teoria prevede che il numero di stelle in un dato intervallo di masse decresca rapidamente all’aumentare della massa.
Gli astronomi avevano già notato che il rapporto tra oggetti massicci e oggetti non massicci era lo stesso, sia nei raggruppamenti di densi nuclei da cui nasceranno le stelle, sia in ammassi di stelle neonate. Questo suggerisce che la distribuzione di massa delle stelle alla nascita, nota come Funzione di Massa Iniziale (Initial Mass Function, IMF), derivi semplicemente dalla distribuzione di massa dei nuclei da cui si sono formate (Core Mass Function, CMF). I nuclei densi, infatti, contengono una quantità di materia variabile: l’intervallo di masse è assai ampio, ma si ritiene che le masse più piccole siano le più comuni. Secondo la teoria questa distribuzione di masse ricalca la distribuzione delle masse delle future stelle, ovvero la IMF. Tuttavia queste conclusioni derivano da studi di nubi molecolari vicine al Sistema Solare, che non sono molto dense e quindi non particolarmente rappresentative della varietà di regioni di formazione stellare nella galassia. Gli scienziati si sono posti l’obiettivo di verificare se la relazione tra IMF e CMF sia effettivamente universale, osservando nubi più dense e più distanti.
I ricercatori del CNRS, dell’Université Grenoble Alpes e del CEA si sono rivolti in particolare alla regione di nascita stellare attiva W43-MM1, situata a 18.000 anni luce di distanza dalla Terra. Grazie alla sensibilità senza precedenti del telescopio ALMA il team è stato in grado di analizzare una distribuzione di nuclei statisticamente significativa su un intervallo di masse compreso tra stelle di tipo solare e stelle cento volte più massicce. Sorprendentemente la distribuzione delle masse ricavata non obbedisce alla legge di Salpeter.
Si è scoperto che nella nube W43-MM1 esiste una sovrabbondanza di nuclei massicci, mentre i nuclei meno massicci sono scarsamente rappresentati. Questa scoperta pone in discussione non solo la relazione tra CMF e IMF, ma anche la natura universale della funzione di massa iniziale, la funzione che descrive, appunto, quante siano all’interno di un dato sistema stellare neonato le stelle più massicce rispetto a quelle meno massicce. La distribuzione di massa delle giovani stelle potrebbe non essere la stessa ovunque nella Via Lattea, contrariamente alle ipotesi. Se davvero risulterà così, la comunità scientifica sarà costretta a riesaminare i calcoli sulla formazione stellare e, di conseguenza, ogni stima che dipende dal numero di stelle massicce, come l’arricchimento chimico del mezzo interstellare e il numero previsto di buchi neri e supernove. Il team si propone di studiare 15 regioni simili a W43-MM1 per confrontare le loro proprietà e verificare se le caratteristiche di questa nube possano essere generalizzate.
Nell’immagine la regione di formazione stellare DR 6, a 3900 anni luce di distanza nella Costellazione del Cigno, ripresa nell’infrarosso dal telescopio spaziale Spitzer. La zona è sede di un ammasso di una decina di stelle massicce e di una seconda generazione di stelle in processo di formazione.
Credit NASA/JPL-Caltech/S.Carey (Caltech)
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