La turbolenta nascita delle stelle

Godetevi questo breve filmato. Si tratta di una simulazione al computer estremamente sofisticata della nascita delle stelle, che riproduce le zone interne di una nebulosa dove tutto cio’ ha luogo

La formazione stellare e’ di fondamentale importanza in astrofisica. Capirla e’ essenziale non solo per spiegare la vasta gamma di stelle osservate nell’universo, ma ha anche un impatto sulla nostra comprensione della formazione di pianeti, della formazione degli elementi pesanti, dell’energizzazione del mezzo interstellare e del mezzo circumgalattico tramite feedback dalla radiazione e dai venti, divenendo quindi un aspetto fondamentale per capire persino l’evoluzione delle galassie. La formazione stellare inizia in enormi nubi di gas molecolare (con masse comprese tra qualche migliaio fino a decine di milioni di masse solari). Le osservazioni rivelano che i moti turbolenti all’interno di tali nubi sono supersonici, risultando in una struttura interna dominata dalle onde d’urto. Su “Nature Astronomy”, Christoph Federrath e collaboratori hanno descritto la loro simulazione al computer di queste turbolenze (che potete vedere qui), raggiungendo la più alta risoluzione di sempre. L’obiettivo era di capire come queste turbolenze possano creare le condizioni che portano alla formazione di stelle.

L’animazione tridimensionale che vedete mostra come varia la densità del gas nel tempo e nello spazio, mostrando in colore chiaro le densita’ piu’ alte e in scuro quelle piu’ basse. Verso la fine, il punto di vista viene ruotato e zoommato per evidenziare un filamento denso nella simulazione. Tale filamento e’ stato creato dai moti supersonici interni alla nube, i quali, comprimendo fortemente il gas, accumumlano molta materia in zone molto limitate, come questo filamento, che inizieranno in seguito a collassare sotto la loro stelssa gravita’ e formare nuove stelle.

Ma cosa genera queste turbolenze supersoniche interne alla nube?

Pare che uno degli ingredienti fondamentali sia l’iniezione di nuova energia nell’interno della nube da parte delle nuove stelle appena formate. Se da una parte questo fattore potrebbe ionizzare e riscaldare il gas circostante (quindi apparentemente contrastando la formazione di nuove stelle, che hanno bisogno di ambiendi freddi e opachi), dall’altra rifornisce dell’energia necessaria i moti supersonici nella nebulosa, con la conseguente formazione di onde d’urto e delle alte densita` necessarie alla genesi stellare.

Un lavoro che migliora sostanzialmente la nostra comprensione dei meccanismi che determinano la nascita delle stelle, e mostra quanto importanti siano questo tipo di simulazioni numeriche nell’astrofisica modena. Parte di ciò che ha reso possibile questi calcoli è il rapido sviluppo di algoritmi numerici sempre migliori e di supercomputer sempre più veloci. In buona sostanza, tutta nuova tecnologia d’avanguardia che trovera’ infine applicazioni che andranno ben oltre la pura ricerca scientifica, trovando largo impiego nell’industria e in innumerevoli ambiti nel mondo iper-computerizzato in cui viviamo oggi. Parliamo insomma di una notevole serie di ricadute tecnologiche e “graditi effetti collaterali” dell’indagine scientifica, senza pero’ mai perdere di vista il suo obiettivo principe: la compresione della natura e del meraviglioso universo in cui viviamo.

Fonti:

Federrath, C., Klessen, R. S., Iapichino, L. & Beattie, J. R. Nat. Astron. https://doi.org/10.1038/s41550-020-01282-z (2020)