Settembre 2001
Nubi molecolari giganti: terreno fertile per la formazione stellare
(Riccardo Valdettaro)

Lo spazio compreso fra le stelle, in una galassia, è quasi vuoto. Gli atomi di gas idrogeno presenti sono così distanti che, se le dimensioni atomiche fossero simili a quelle umane, la distanza fra un atomo e un altro sarebbe di circa 800 milioni di chilometri, analoga alla distanza fra il Sole e Giove. Per effetto della radiazione ultravioletta emessa dalle stelle, questi atomi possiedono molta energia, risultando estremamente caldi e veloci. Per questo motivo, e a causa di eventuali urti con altri atomi, essi non riescono ad aggregarsi per formare molecole.

Tuttavia, esistono regioni dello spazio "meno" vuote, contenenti nubi di gas e polveri, residui della formazione della galassia. Queste nubi, ben più fredde dell'ambiente circostante, costituiscono il luogo ideale per la nascita di nuove stelle. Quando la loro densità raggiunge valori dell'ordine di 1000 volte quella dello spazio interstellare, molti atomi si combinano in molecole, e la nube di gas diventa una nube molecolare.

Nubi oscure nella Nebulosa dell'Aquila
Le nubi molecolari, dalla struttura e forma irregolari, presentano dimensioni molto variabili: nella nostra Galassia, le più piccole hanno raggi inferiori a un anno luce, le più grandi si estendono su centinaia di anni luce. Di conseguenza, a seconda del loro contenuto di gas, possono formare da poche decine a milioni di stelle grandi come il Sole. Le nubi molecolari più massicce di 100.000 masse solari vengono dette nubi molecolari giganti (in inglese, "Giant Molecular Clouds", da cui l'abbreviazione "GMC").

Una tipica galassia a spirale contiene da 1000 a 2000 GMC, oltre a numerose nubi molecolari più piccole. Queste nubi furono scoperte nella nostra Galassia, circa 30 anni fa, con l'impiego dei radiotelescopi, dato che le molecole che le costituiscono hanno la caratteristica di emettere nella regione radio dello spettro elettromagnetico . Studiandone le proprietà fisiche, è emerso che gran parte del gas che le costituisce è freddo, ovvero possiede energie che corrispondono a temperature dell'ordine di 10 gradi Kelvin, non essendo raggiunto dalla luce ultravioletta, estremamente energetica, delle stelle vicine (le particelle più esterne della nube agiscono da schermo per il gas contenuto nelle regioni più interne della nube, assorbendo la radiazione proveniente dalle stelle vicine). Poiché in un ambiente freddo il gas è più compatto, si creano le condizioni favorevoli perché abbia luogo il collasso gravitazionale e nasca, così, una protostella.

Del resto, come si è detto, la struttura delle nubi molecolari non è omogenea, e la densità del gas può aumentare considerevolmente nelle regioni più interne di alcune GMC, fino a raggiungere valori di 60 milioni di molecole per centimetro cubo (sebbene denso da un punto di vista astronomico, questo gas è ancora 100 miliardi di volte (!) più rarefatto dell'aria che noi respiriamo sulla Terra, al livello del mare), favorendo la nascita di nuove stelle. E, malgrado il processo di formazione stellare non sia ancora del tutto compreso, le osservazioni confermano che la maggior parte delle stelle nasce in queste regioni più dense delle nubi molecolari.

Cosa succede quando si sono formate le prime stelle all'interno di una GMC?

Nidi d'infanzia ... stellari!
In condizioni normali, nella maggior parte delle galassie a spirale come la nostra, il processo di formazione stellare si arresta dopo aver dato alla "luce" un numero relativamente piccolo di nuove stelle. È, infatti, il calore prodotto dalle stesse stelle a segnare la "fine" della nube progenitrice di gas e polvere: a mano a mano che lo "smog" celeste di gas e polvere viene spazzato via dai forti venti stellari, la nursery stellare lascia il posto alle giovani e luminosissime stelle, inizialmente invisibili e rivelabili solo come calore. Le ormai famosissime "proboscidi di elefante", scoperte nel 1995 dal telescopio spaziale Hubble, sono un esempio di "nido d'infanzia" stellare, emergente da una gigantesca nube molecolare di idrogeno, all'interno della Nebulosa dell'Aquila.

Ben diverso è il destino delle nubi molecolari giganti contenute in galassie interagenti con altre galassie vicine. In presenza di eventi così violenti, le condizioni ambientali delle nubi molecolari cambiano drasticamente: le enormi pressioni che agiscono sul gas accelerano i processi di formazione stellare all'interno delle nubi, determinando la nascita di diverse centinaia di migliaia di stelle, prima che il gas stesso possa essere riscaldato e disperso dal calore stellare.
Referenze:

"Giant Molecular Clouds: Breeding Grounds for Star Birth" - HST AstroFiles





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