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I campi magnetici nella formazione stellare

Se all'atto della formazione stellare non tutto il gas, ma una piccola parte, collassa a formare stelle è perché non esiste solo la gravità in questi processi, ma anche i campi magnetici che hanno il ruolo di incanalare gas e materiale lungo le proprie linee sottraendo potere alla gravitazione stessa. 

Per la prima volta il ruolo di questi campi magnetici è stato studiato in una singola regione di spazio, la nebulosa NGC 6334 (Zampa di Gatto), attraverso idonea strumentazione per verificare come sia su piccola, sia su grande scala, la direzione dei campi magnetici non venga alterata da nulla, polarizzando la luce sempre nello stesso verso. La prova è stata ottenuta studiando la polarizzazione dei grani di polvere presenti nella nebulosa. 

Soltanto su scale molto ridotte esistono cambiamenti di direzione del campo magnetico, indotti però non dal collasso ma dall'azione di feedback giocata dalle stelle appena nate.

Nebulosa NGC 6334

La fonte è Harvard Smithsonian Center for Astrophysics

onde magnetiche e formazione stellare

Un ruolo importante nella formazione stellare all'interno delle enormi nubi molecoleri è giocato dalle onde magnetiche poiché sono proprio le caratteristiche di queste a poter determinare le proprietà delle stelle che andranno a nascere e quindi anche dei pianeti in orbita. La deduzione proviene da modelli computerizzati in grado di evidenziare l'estrema violenza degli ambienti nei quali le stelle nascono, spinti da gravità e turbolenze così come da radiazioni e venti dalle stelle nascenti (feedback). Il moto viene spesso ricondotto al collasso gravitazionale ma altri astronomi lo riconducono proprio al feedback in misura maggiore. Nell'impossibilità di osservazioni in grado di scindere le due tipologie di forza, i computer sono i benvenuti e hanno consentito di evidenziare dei moti che vanno oltre la gravità, i campi magnetici e le stelle. I venti stellari interagenti con i campi magnetici delle nubi generano energia e influenzano il gas fino a grandi distanze attraverso delle onde magnetiche. Sono proprio queste onde quindi a scatenare il caos nella nube fino a distanze ritenute finora impensabili.

Pilastri della Creazione e campi magnetici

Pilastri della Creazione e campi magnetici

La formazione stellare è diretta dai campi magnetici e i miglioramenti tecnologici, unitamente ai nuovi modelli, riescono a fornire sempre più ulteriori indizi. A metà maggio 2018 i Pilastri della Creazione hanno consentito di giungere all'evidenza e alla mappatura di campi magnetici molto deboli. Una nuova mappa che mostra per la prima volta il legame tra magnetismo e la particolare struttura dell'oggetto: i pilastri hanno tratto origine dai campi magnetici e si reggono in piedi grazie a essi. Ne deriva che le stelle possono trarre origine dal collasso di gas indotto dal rallentamento dei campi, i quali assumono direzioni differenti lungo la lunghezza dei pilastri.

Flussi in uscita dalla galassia . Crediti ALMA

Se le galassie impiegassero tutto il proprio gas per produrre stelle al tasso più alto possibile sarebbe difficile oggi assistere a formazione stellare visto che tutte avrebbero già dato fondo alle riserve disponibili. La vita delle galassie sembra quindi evolversi all'insegna della parsimonia e della auto-limitazione mirata al mantenimento in vita. La Via Lattea produce in media una massa solare all'anno in termini di formazione stellare ma ci sono galassie che moltiplicano per mille questo tasso. 

L'auto-limitazione avviene attraverso l'espulsione di parte del gas, gas che può allontanarsi per sempre oppure ricadere all'interno della galassia di origine, o di altre. Se questo è visibile nell'universo vicino, a maggior ragione il processo deve essere esistito per le prime galassie dell'universo e le antenne di ALMA hanno consentito nel 2018, per la prima volta, di assistere alla fuga di gas in un tempo in cui l'universo aveva appena un miliardo di anni. L'esempio è venuto dalla galassia SPT2319-55, distante più di 12 miliardi di anni luce e amplificata grazie a un fenomeno di lente gravitazionale. ALMA ha evidenziato un flusso in uscita alla velocità di 800 chilometri al secondo, stimata in base alla riga spettrale dell'idrossile (OH). 

Galassia
 
Alcune galassie hanno interrotto il proprio processo di formazione stellare per assenza di gas a disposizione, ma il motivo di questo arresto è uno dei misteri principali della cosmologia moderna. Una possibile spiegazione potrebbe essere fornita da una classe di galassie distanti 6 miliardi di anni luce da noi e che stanno espellendo gas a ritmi decisamente violenti. Si è sempre pensato che ad espellere il gas da una galassia fosse l'azione attiva del buco nero centrale, quindi fosse la fase di Acrive Galactic Nuclei a riscaldare eccezionalmente il gas e ad espellerlo ma ci sono galassie, scoperte nel 2017, che si son viste a corto di materiale a causa di altri processi. Queste galassie espellono gas a migliaia di chilometri al secondo, più di 3.500 volte più velocemente rispetto al processo previsto dai getti legati a AGN, e non presentano alcuna attività legata al buco nero centrale, il che rappresenta un bel colpo ai modelli di evoluzione galattica. 
Secondo uno studio del 2018 potrebbe essere sufficiente la luce concentrata delle stelle galattiche: le immagini di Hubble hanno mostrato una struttura galattica del tutto anomala, data da una massa simile a quella della Via Lattea concentrata in appena mille anni luce contro i centomila della nostra Galassia. Potrebbe essere proprio questa concentrazione a scaldare il gas spedendolo verso l'esterno. 
La compattezza delle galassie deriva da fusioni galattiche passate, in grado di comprimere gli oggetti fino ai punti osservati.


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