Una miriade di stelle nate per “incidente”, dallo scontro di due galassie
Lo scontro tra due galassie è un evento cosmico distruttivo. Tuttavia, se da un canto le galassie collidenti perdono la loro originaria identità, d’altro canto lo scontro innesca processi di formazione stellare molto efficienti a dispetto della loro età.
La nascita delle stelle avviene sempre a partire dal collasso gravitazionale di frammenti di nubi molecolari, costituite di polveri e gas.
Tuttavia, i meccanismi che possono innescare il collasso possono essere molto diversi.
Come nascono le stelle
Le stelle sono corpi celesti costituiti di gas, prevalentemente idrogeno ed elio, ma numerosi altri elementi sono in esse presenti (litio, azoto, ferro,...). La composizione chimica iniziale di una stella (che coincide con quella della nube progenitrice) si va evolvendo nel tempo con un graduale aumento degli elementi più pesanti che vengono processati all’interno nel nucleo.
La stella, come noi la conosciamo, è il risultato finale di un processo di collasso gravitazionale durante il quale il gas e le polveri presenti in una nube molecolare, con densità estremamente basse, via via iniziano a concentrarsi verso uno stesso punto (che diventerà il centro di massa della stella) come conseguenza di quella che chiameremo un’instabilità. A mano a mano che il gas si concentra verso questo punto centrale aumenta la densità e, di conseguenza, anche la temperatura.
Quando la temperatura raggiunge i milioni di gradi si innescano reazioni di fusione termonucleare che producono un'energia tale da riuscire prima a rallentare e poi a bloccare il collasso gravitazionale. A questo punto si è formata una stella che è quasi in equilibrio idrostatico. Ci vorranno decine di milioni di anni (tanti più quanto più piccola è la massa della stella) per raggiungere un pieno equilibrio.
Cosa innesca il collasso gravitazionale
Il gas e le polveri presenti in una nube molecolare sono in continuo movimento ma la loro densità media rimane costante nel tempo. Esistono diversi meccanismi che possono turbare questo equilibrio iniziale all'interno di una nube e produrre un’instabilità gravitazionale, cioè in una regione la densità diventa superiore ad un valore critico per cui il gas inizia a collassare su se stesso.
Tra i diversi meccanismi vi è l’esplosione di supernova. Questa esplosione produce un’onda d’urto tale da addensare l’eventuale gas presente nei suoi dintorni. Il guscio di gas e polveri in espansione che si forma dopo l’esplosione crea nello spazio circostante zone di addensamento dove possono innescarsi i meccanismi di collasso gravitazionale.
Anche la pressione di radiazione di una stella molto calda è in grado di interagire col gas di una nube e produrre in questa instabilità che porteranno alla formazione di stelle.
Ma il meccanismo di cui vogliamo parlare è lo scontro tra galassie.
Scontri galattici
Il fenomeno della collisione tra galassie è ampiamente documentato da osservazioni come anche previsto dai modelli teorici. Nell’universo primitivo era molto più frequente rispetto all’attuale universo.
Contrariamente a quanto si possa immaginare, nello scontro tra galassie, che ricordiamo sono strutture costituite da miliardi di stelle e da gas e polveri interstellari, ciò che effettivamente “si scontrano” non sono le stelle, piuttosto i campi gravitazionali.
L’interazione gravitazionale tra le due galassie modifica significativamente la forma delle galassie originarie producendo una nuova galassia generalmente di forma irregolare.
Le galassie quando interagiscono (si scontrano) generano con le loro forze di gravità dei lunghi filamenti di polvere e gas (come quello mostrato nell'immagine di sotto). E’ proprio all’interno di questi filamenti modellati dalla gravità che si creano facilmente condizioni di instabilità che portano all'innesco di un collasso. Il collasso di ciascun frammento porta alla formazione di ammassi contenenti ciascuno fino a milioni di neo stelle.
Le osservazioni di Hubble
Nella foto di copertina è riportata l’immagine di AM 1054-325, un sistema di due galassie che si sono scontrate e le cui forze gravitazionali hanno generato un lungo filamento di gas lungo il quale si sono formati ammassi di neo stelle.
L’immagine che ne viene fuori dalle osservazioni è simile ad una collana (il filamento di gas) costellata di perle (ciascuno degli ammassi di neo stelle).
A causa dello scontro, le due galassia originarie hanno perso la loro forma e non sono più riconoscibili nella nuova galassia che si sta venendo a formare.
Il telescopio Hubble, grazie alle sua sensibilità alla radiazione ultravioletta e alla sua elevata risoluzione spaziale, è particolarmente idoneo alla ricerca di regioni in cui esistano stelle giovani.
Le immagini prese con Hubble fanno parte di un progetto di ricerca più ampio guidato dall'astronomo Michael Rodruck della Pennsylvania State University i cui più recenti risultati sono stati pubblicati nel 2023 sulla rivista Monthly Notices of The Royal Society. Questo studio che ha come target ben 12 galassie interagenti all’interno delle quali sono stati individuati ben 425 ammassi di neo stelle ciascuno con milioni di stelle.
E’ interessante come le nubi di gas molecolare presenti nelle galassie originarie erano e sarebbero rimaste inerti, cioè non avrebbero mai formato stelle. Invece, questo ‘incidente’, cioè lo scontro tra galassie, ha ‘turbato’ la quiete di queste nubi, stirandole in filamenti all’interno dei quali si è innescato il processo di formazione.
A dispetto della loro vecchiaia, lo scontro ha in qualche modo dato alle galassie originarie una seconda giovinezza e tante tante….neostelle!