This artist’s impression shows the molecules found in a hot molecular core in the Large Magellanic Cloud using ALMA. This core is the first such object to be found outside the Milky Way, and it has significantly different chemical makeup to those found in our own galaxy. The figure is a derivative work based on material from the following sources: ESO/M. Kornmesser; NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team; NASA/ESA and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI)/HEI.

ALMA scova un bozzolo stellare con una chimica insolita


Il primo nel suo genere scoperto fuori dalla Via Lattea.

Sfruttando ALMA, un’equipe di astronomi giapponesi ha scoperto una massa calda e densa di molecole complesse che avvolge una stella appena nata. Questo eccezionale nucleo molecolare caldo è il primo nel suo genere a essere stato rilevato fuori dalla Via Lattea. Il nucleo ha una composizione chimica molto diversa da quella di oggetti simili nella nostra galassia — un indizio allettante del fatto che la chimica dell’Universo potrebbe essere molto più varia del previsto.

Un’equipe di ricercatori giapponesi ha sfruttato la potenza di ALMA per osservare una stella massiccia conosciuta con il nome di ST11 ℹ️ 1, che si trova nella Grande Nube di Magellano (LMC), una vicina galassia nana. Sono state rilevate emissioni di diversi gas molecolari a indicare che esisteva una regione in cui è concentrato gas molecolare relativamente caldo e denso intorno alla stella appena nata ST11. Questa era la prova che l’eqiupe aveva trovato qualcosa di mai visto prima fuori dalla Via Lattea — un nucleo molecolare caldo ℹ️ 2.

Takashi Shimonishi, astronomo all’Università del Tohoku, in Giappone, e primo autore dell’articolo scientifico, ne ha parlato con entusiasmo: “Si tratta del primo rilevamento di un nucleo molecolare caldo extragalattico e questo dimostra la grande capacità dei telescopi di nuova generazione di studiare fenomeni astro-chimici oltre la nostra galassia.”

Le osservazioni di ALMA hanno rivelato che questo nucleo, scoperto di recente nella LMC, ha una composizione molto diversa da oggetti simili che si trovano nella Via Lattea. Le impronte chimiche che caratterizzano il nucleo della LMC comprendono molecole familiari come l’anidride solforosa (o diossido di zolfo), il monossido di azoto e la formaldeide — insieme alla polvere onnipresente.

ALMA results and the region seen in infrared light
This figure shows observations of the first hot core to be found outside the Milky Way with ALMA and a view of the region of sky in infrared light. Left: Distributions of molecular line emission from a hot molecular core in the Large Magellanic Cloud observed with ALMA. Emissions from dust, sulfur dioxide (SO2), nitric oxide (NO), and formaldehyde (H2CO) are shown as examples. Right: An infrared image of the surrounding star-forming region (based on data from the NASA/Spitzer Space Telescope).

Ma nel nucleo molecolare caldo scoperto di recente, diversi composti organici, compreso il metanolo (il più semplice degli alcoli), mostravano un’abbondanza incredibilmente bassa. Al contrario, è stato osservato che i nuclei nella nostra galassia contengono un’ampia varietà di molecole organiche complesse, tra cui metanolo e etanolo.

Takashi Shimonishi spiega: “Le osservazioni suggeriscono che le composizioni chimiche della materia che forma stelle e pianeti sono molto più varie di quanto ci si aspettasse”.

La LMC ha un’abbondanza molto bassa di elementi diversi da idrogeno o elio ℹ️ 3.

L’equipe di ricerca ritiene che questo incredibile ambiente galattico abbia influenzato i processi di formazione molecolare che avvengono intorno alla neonata stella ST11. Questo potrebbe spiegare le differenze osservate nelle composizioni chimiche.

Non è ancora chiaro se le molecole grandi e complesse rilevate nella Via Lattea esistano in nuclei molecolari caldi all’interno di altre galassie. Le molecole organiche complesse sono di particolare interesse perché alcune di esse sono associate alle molecole prebiotiche formatesi nello spazio. Questo oggetto scoperto di recente in uno dei vicini galattici più prossimi a noi è un bersaglio eccellente che può aiutare gli astronomi a risolvere la questione. Questo pone anche un altro interrogativo: quale effetto potrebbe avere la diversità chimica delle galassie sullo sviluppo della vita extragalattica?


Note:


1)Il nome completo di ST11 è 2MASS J05264658-6848469. Questa giovane stella massiccia dal nome orecchiabile è un oggetto stellare giovane (YSO, o Yourng Stellar Object in inglese). Anche se sembra che sia una stella singola, potrebbe essere in realtà un ammasso molto compatto di stelle, o un sistema stellare multiplo.  È stata oggetto delle osservazioni effettuate dall’equipe scientifica. Grazie ai risultati, si è potuto capire che ST11 è avvolta da un nucleo molecolare caldo.


2)I nuclei molecolari caldi devono essere: (relativamente) piccoli, con un diametro inferiore a un terzo di anno luce; avere una densità al di sopra di un migliaio di miliardi (1012) di molecole per metro cubo (di gran lunga inferiore rispetto a quella terrestre, ma elevata per un ambiente interstellare); caldi, con una temperatura superiore a -173 gradi C. Pertanto, sono più caldi di almeno 80 gradi C rispetto a una normale nube molecolare, nonostante siano di densità simile. Questi nuclei caldi si formano nelle prime fasi dell’evoluzione di stelle massicce e giocano un ruolo chiave nella formazione di sostanze chimiche complesse nello spazio.


3)Le reazioni di fusione nucleare, che avvengono quando una stella ha finito di fondere l’idrogeno in elio, generano elementi più pesanti. Questi vengono espulsi nello spazio quando le stelle massicce muoiono esplodendo come supernove. Perciò, mentre il nostro Universo invecchiava, l’abbondanza di elementi pesanti aumentava. Grazie alla bassa abbondanza di elementi pesanti, la LMC fornisce un’immagine dei processi chimici che avevano luogo nell’Universo primordiale.

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