Da più di un decennio si sospetta che negli ultimi 10 milioni di anni la formazione di un gran numero di stelle, con una massa equivalente a quasi un milione di soli, sia avvenuta al centro della nostra galassia, la Via Lattea. Tuttavia, le proprietà estreme di questa regione hanno reso impossibile rilevare queste stelle. Erano considerate stelle perdute.
Il centro della galassia visto dalla Terra
Il centro della Via Lattea è il nucleo della galassia più vicino alla Terra e l’unico in cui è possibile osservare le singole stelle con grande precisione.
Situato a soli 26.000 anni luce di distanza, è un modello fondamentale per capire come funzionano i centri delle galassie e come si relazionano tra loro. Tuttavia, sfide osservative significative complicano lo studio delle stelle che ospita. Il gran numero di stelle che contiene rende molto difficile distinguerle l’una dall’altra. Anche con grandi telescopi con specchi di 8-10 metri, ad esempio i telescopi ESO-VLT o WM Keck, siamo in grado di osservare solo i più luminosi, che sono solo la punta dell’iceberg dell’intera popolazione stellare presente.
È anche un problema che, dalla Terra, osserviamo il nucleo della galassia dall’interno della galassia stessa. La luce emessa dalle stelle passa attraverso il disco galattico per raggiungerci e viene rapidamente dispersa dal gas interstellare e dalla polvere nel piano della Via Lattea. Pertanto, l’osservazione delle stelle è limitata alla gamma infrarossa dello spettro, dove la perdita di luce è minore.
Nell’infrarosso, le stelle hanno colori molto simili, il che rende difficile distinguere tra stelle simili in luminosità ma fondamentalmente diverse, come una gigante rossa di una massa solare e miliardi di anni e una stella giovane, con solo pochi milioni di anni, ma con una massa dieci volte maggiore del Sole.
La più grande fabbrica di giovani stelle della galassia
Il centro galattico è costituito dal cosiddetto disco nucleare, dall’ammasso stellare nucleare e dal buco nero supermassiccio Sagittario A*. Il volume di questa regione è solo lo 0,5% circa della galassia totale. Tuttavia, contiene quasi il 10% di tutto il gas molecolare, la materia prima da cui si formano le stelle.
Il tasso di formazione di nuove stelle in tutta la Via Lattea è dell’ordine di una massa solare all’anno, ma al centro è di circa 0,1 masse solari all’anno. Ciò significa che, normalizzato per volume, si stanno formando dieci volte più nuove stelle nel centro galattico che nell’intero resto della Via Lattea.
I calcoli dicevano che erano lì
In passato, il tasso di formazione stellare poteva raggiungere valori molto più elevati. Grazie alle misurazioni indirette, sappiamo che il centro della galassia deve contenere diversi milioni di masse solari di giovani stelle, con età compresa tra 0 e diverse decine di milioni di anni. Tuttavia, a causa di difficoltà di osservazione, non è stato ancora possibile distinguere queste giovani stelle dal resto delle vecchie stelle che dominano la regione. Sono noti solo due enormi giovani ammassi, di circa 10.000 masse solari ciascuno.
Sono state rilevate anche diverse dozzine di giovani stelle che non sembrano essere associate ad alcun giovane ammasso. Questo ha posto un grosso problema. Dove sono le giovani stelle al centro della galassia?
Perché erano scomparsi
Per iniziare il lavoro investigativo, è stato necessario affrontare diversi fattori noti.
Le stelle, in particolare quelle molto massicce nel centro galattico, si formano tipicamente dal collasso di nubi di gas molecolare. Questo collasso dà origine ad associazioni e giovani ammassi stellari che si trovano in orbita attorno al centro galattico su scale temporali di diversi milioni di anni.
Durante il loro viaggio, le stelle appena nate si muovono in un campo gravitazionale che provoca effetti di marea (molto simile alla Luna sulla Terra). Spesso subiscono incontri ravvicinati con nubi molecolari dense e molto massicce, con una massa di gas da dieci a cento volte superiore a quella di un ammasso di stelle. Questo incontro produce quelli che chiamiamo shock di marea.
Inoltre, le stelle si incontrano. Tutti questi effetti fanno sì che un ammasso stellare si dissolva rapidamente in prossimità del centro galattico. Per questo motivo non possiamo rilevare associazioni o ammassi di stelle con età superiore a qualche milione di anni semplicemente cercando regioni ad alta densità di stelle.
Contro tutto ciò, le giovani stelle si nascondono tra i milioni di vecchie stelle che esistono nel centro galattico e “scompaiono”. Possiamo trovarne alcuni, ma solo le più brillanti.
A caccia di giovani stelle
Una regione di particolare interesse nel centro galattico è il Sagittario B1. Caratterizzato da un’intensa emissione di idrogeno ionizzato, dalla presenza di sei giovani stelle conosciute e da un residuo di supernova nelle vicinanze, contiene gli ingredienti fondamentali che indicano la possibile presenza di giovani stelle al suo interno. Pertanto, è stato deciso di caratterizzare la popolazione stellare di questa regione in uno studio recentemente pubblicato su Nature Astronomy.
Facendo affidamento su come il numero di stelle rilevate varia a seconda della loro luminosità nella regione del Sagittario B1. Confrontando questa funzione di luminosità con modelli teorici, sono stati in grado di determinare la presenza di popolazioni stellari di età diverse nella regione.
Lo studio ha indicato la presenza di un numero significativo di giovani stelle (meno di 60 milioni di anni) nel Sagittario B1, la cui massa è stimata essere di diverse centinaia di migliaia di masse solari.
Per testare i risultati, hanno condotto uno studio simile in un campo di controllo sufficientemente lontano dalla regione bersaglio, ma all’interno del centro galattico. La presenza di giovani stelle nella regione di controllo era circa sei volte inferiore rispetto al Sagittario B1. Pertanto, possiamo dire che il Sagittario B1 ha una straordinaria quantità di stelle giovani rispetto ad altre regioni del centro della galassia.
Ci sono più regioni nascoste
Il rilevamento di un gran numero di giovani stelle in Sagittario B1 ci aiuta a capire il problema delle stelle mancanti. L’effetto di dissoluzione di giovani associazioni o ammassi stellari è chiaramente visibile in Sagittario B1, dove le stelle che hanno trovato si sono formate diversi milioni di anni fa e hanno già avuto il tempo di girare diverse volte intorno al centro della galassia.
Quindi, oltre ad aver trovato un’importante popolazione di stelle giovani che mancava, lo studio suggerisce che ci sono regioni più nascoste, simili al Sagittario B1, che contengono il resto delle stelle giovani che aspettano di essere scoperte.
Autore
Francisco Nogueras Lara, Istituto Max Planck di Astronomia, Rainer Schoedel, Istituto di Astrofisica dell’Andalusia (IAA-CSIC)
