Il telescopio spaziale James Webb della NASA, ESA e CSA ha rivelato dettagli finora invisibili di Messier 82, nota anche come M82 o galassia Sigaro, una galassia a spirale vista di taglio situata a circa 12 milioni di anni luce dalla Terra. L’immagine ottenuta mostra con una profondità senza precedenti una delle regioni più studiate del cielo, ma anche una delle più difficili da analizzare a causa dell’enorme quantità di polvere che ne avvolge la struttura interna. La notizia centrale è la nuova capacità di Webb di penetrare attraverso questo materiale oscurante grazie alla sua sensibilità nell’infrarosso, permettendo agli astronomi di osservare dettagli della galassia che in precedenza restavano nascosti. La nuova indagine ha restituito una visione ravvicinata del disco disteso di M82, della sua forma asimmetrica e di una popolazione stellare composta da milioni di sorgenti individuali.
Una galassia starburst unica nel vicino Universo
M82 è considerata un laboratorio astronomico eccezionale perché sta attraversando una fase di formazione stellare intensa, un fenomeno che, su scala cosmica, avrà durata relativamente breve. L’attività, ritenuta il risultato di una fusione galattica, dovrebbe proseguire per alcune centinaia di milioni di anni complessivi. Questa condizione temporanea di formazione stellare estrema rispetto alla massa della galassia, insieme alla sua posizione nel vicino Universo, rende la galassia Sigaro un ambiente particolarmente importante per studiare i meccanismi che regolano la nascita delle stelle, l’evoluzione delle galassie e gli effetti delle interazioni gravitazionali tra sistemi galattici.
Una campagna osservativa da 65 ore con NIRCam
Un team di astronomi ha completato una nuova indagine di imaging con Webb dedicata a Messier 82. Il programma ha richiesto complessivamente 65 ore di osservazione con lo strumento NIRCam, la camera nel vicino infrarosso del telescopio spaziale. La durata della campagna, unita alla sensibilità infrarossa di Webb, ha permesso di ottenere un’immagine estremamente dettagliata della galassia starburst. In particolare, l’osservazione ad alta risoluzione del piano principale del disco galattico ha fornito informazioni fondamentali per ricostruire la storia di formazione di M82 e per comprendere i processi fisici attualmente in corso al suo interno.
Webb supera il limite imposto dalla polvere cosmica
Prima di Webb, M82 era già stata osservata da numerosi osservatori, tra cui il telescopio spaziale Hubble della NASA e dell’ESA. Tuttavia, la grande quantità di polvere presente nella galassia aveva limitato la possibilità di ottenere informazioni ad alta risoluzione sulle sue regioni interne. Webb aveva già puntato i suoi strumenti verso questa galassia, ma la nuova indagine si distingue per la combinazione tra la lunga esposizione osservativa e la capacità del telescopio di lavorare nell’infrarosso vicino. Questo ha consentito di attraversare gli spessi strati di polvere e di mostrare strutture e sorgenti stellari mai viste prima con tale precisione.
Sedici milioni e mezzo di stelle nella nuova immagine
La visione nel vicino infrarosso offerta da Webb rappresenta un’istantanea di una scena cosmica in evoluzione da alcune centinaia di milioni di anni. L’immagine contiene circa 16,5 milioni di stelle individuali distribuite lungo la galassia. La luce stellare proveniente da queste sorgenti appare come una moltitudine di granuli luminosi blu. Nonostante l’enorme numero di stelle identificate, si tratta soltanto di una parte della popolazione stellare totale che gli astronomi ritengono presente in una galassia come M82. La maggioranza delle stelle, infatti, è troppo debole per essere rilevata anche in questa immagine ad altissima risoluzione.
Il disco distorto rivela la storia dinamica di M82
Osservando le regioni più interne di Messier 82, l’aumento di luminosità e la forma asimmetrica del disco galattico suggeriscono la presenza di una struttura sottostante particolarmente complessa. La differenza tra i raggi dei due lati della galassia indica che M82 possiede una forma distorta. Questa deformazione può verificarsi durante intense fusioni galattiche, quando l’interazione gravitazionale tra galassie altera la distribuzione di stelle, gas e polveri. Proprio questi indizi rendono i nuovi dati di Webb essenziali per ricostruire come la galassia Sigaro sia arrivata al suo stato attuale.
Una formazione stellare dieci volte più rapida della Via Lattea
La formazione stellare all’interno di M82 procede a un ritmo circa dieci volte superiore rispetto a quello della Via Lattea. Questa attività estrema, pur essendo spettacolare, è destinata a modificare profondamente l’equilibrio della galassia. La frenesia stellare in corso sta infatti generando potenti effetti sul materiale interstellare. L’intensa nascita di nuove stelle finirà per interrompere il processo stesso che la alimenta, perché l’energia rilasciata dalle popolazioni stellari giovani contribuisce a espellere gas e polveri dal disco galattico.
I deflussi bipolari e la struttura a clessidra
La straordinaria attività di M82 sta provocando l’espulsione di pennacchi bipolari di materiale sopra e sotto il disco della galassia. Questi deflussi, osservati da Webb con nuovi dettagli, formano una struttura che ricorda una clessidra. Sebbene la regione appaia turbolenta, i deflussi mostrano una struttura stratificata. I filamenti gialli più vicini al disco rappresentano gas ionizzato, mentre il materiale arancione più distante indica la presenza di piccoli granelli di polvere.
Idrocarburi policiclici aromatici e mezzo interstellare
I granelli di polvere individuati nelle regioni più esterne dei deflussi sono idrocarburi policiclici aromatici, composti che svolgono un ruolo importante nello studio del materiale distribuito tra le stelle. Queste particelle sono infatti utili per tracciare il mezzo interstellare, cioè l’insieme di gas e polveri presente nello spazio tra le stelle di una galassia. La distinzione tra gas ionizzato e polveri più lontane dal disco permette di comprendere meglio il modo in cui l’attività stellare estrema ridistribuisce materia nello spazio circostante. I dati raccolti da Webb saranno quindi cruciali per analizzare non solo l’aspetto attuale della galassia, ma anche la sua evoluzione futura.
I dati Webb per ricostruire la formazione della galassia Sigaro
Le informazioni raccolte in questa nuova indagine rappresentano solo uno dei dataset che gli scienziati analizzeranno per ricostruire la storia di formazione della galassia starburst M82. L’obiettivo è comprendere come le interazioni galattiche abbiano innescato la fase di intensa produzione stellare e quali processi stiano ora regolando l’evoluzione della galassia. Grazie alla capacità di osservare attraverso la polvere e di distinguere milioni di singole stelle, il James Webb Space Telescope offre agli astronomi una base osservativa senza precedenti per studiare uno degli esempi più vicini e significativi di galassia in fase di starburst.
Il ruolo di ESA nella missione James Webb
Webb è il più grande e potente telescopio mai lanciato nello spazio. La missione è il risultato di una collaborazione internazionale tra NASA, ESA e CSA. Nell’ambito dell’accordo di cooperazione, l’ESA ha fornito il servizio di lancio del telescopio utilizzando il vettore Ariane 5. L’Agenzia Spaziale Europea, insieme ai partner, è stata responsabile dello sviluppo e della qualificazione degli adattamenti di Ariane 5 per la missione Webb, oltre che dell’acquisizione del servizio di lancio tramite Arianespace. ESA ha inoltre fornito lo spettrografo NIRSpec e il 50% dello strumento nel medio infrarosso MIRI, progettato e costruito da un consorzio di istituti europei finanziati a livello nazionale, il MIRI European Consortium, in collaborazione con JPL e l’Università dell’Arizona.