La nebulosa Testa di Cavallo (HorseHead nebula, Barnard 33) è uno degli oggetti più caratteristici e conosciuti dei nostri cieli. Si trova a 1300 anni luce da qui nella costellazione di Orione, in particolare nel lato occidentale della nube molecolare Orione B, ed è costituita da ampie onde di polvere e gas, materiale in collasso che brilla perché illuminato da una vicina stella calda.

Questa regione è anche una delle più fotografate in assoluto, sia dagli amatori che dai telescopi a Terra e nello spazio. Una delle prime immagini del telescopio spaziale Euclid, pubblicate il 7 novembre 2023, rappresenta proprio la nebulosa Testa di Cavallo.

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Ora, il telescopio spaziale James Webb ha catturato le immagini a infrarossi più nitide fino ad oggi della nebulosa. La mostrano sotto una luce completamente nuova, evidenziandone la complessità con una risoluzione spaziale senza precedenti. La vista di Webb, in particolare, si concentra sul bordo illuminato della parte superiore della caratteristica struttura di polvere e gas della nebulosa. Ne tratteggia quindi caratteristiche e strutture mai apprezzate prima a questo livello di dettaglio.

Il meccanismo di fotodissociazione nella nebulosa Testa di Cavallo

La nebulosa Testa di Cavallo è una nota regione di fotodissociazione (in inglese PhotoDissociation Region, PDR): la luce ultravioletta proveniente da stelle giovani e massicce crea un’area di gas prevalentemente neutro, in mezzo al gas completamente ionizzato che circonda le stelle massicce e le nubi in cui nascono. Questa radiazione ultravioletta influenza pesantemente la chimica del gas di queste regioni, e funge da principale fonte di calore.

Questo processo avviene dove il gas interstellare è abbastanza denso da rimanere neutro, ma non abbastanza denso da impedire la penetrazione della luce ultravioletta lontana delle stelle massicce. La luce emessa nelle PDR fornisce uno strumento unico per studiare i processi fisici e chimici che guidano l’evoluzione della materia interstellare nella nostra Galassia e in tutto l’Universo, dalla formazione delle prime stelle fino ai giorni nostri.

Grazie alla sua vicinanza a noi e alla sua struttura geometrica, la nebulosa Testa di Cavallo è un target ideale per gli scienziati per studiare la struttura delle PDR e l’evoluzione delle caratteristiche chimiche del gas e della polvere in questi ambienti. È considerato infatti uno dei migliori oggetti del cielo per studiare come la radiazione interagisce con la materia interstellare.

Sempre dettagli unici, grazie al Webb

Utilizzando gli strumenti MIRI (Mid InfraRed Instrument) e NIRCam (Near InfraRed Camera) del James Webb, i ricercatori hanno rivelato per la prima volta le strutture su piccola scala del bordo illuminato della Testa di Cavallo. Hanno inoltre rilevato una rete di strutture striate che si estendono perpendicolarmente alla PDR, e che contengono particelle di polvere e gas ionizzato trascinate dalla nebulosa.

Le osservazioni, in particolare l’altissimo livello di dettaglio a cui gli strumenti di Webb riescono ad arrivare, hanno inoltre consentito agli astronomi di studiare gli effetti dell’attenuazione e dell’emissione di polvere e di comprendere meglio la forma multidimensionale della nebulosa.

Gli astronomi hanno intenzione di analizzare ancora più a fondo i dati spettroscopici ottenuti sulla nebulosa, per evidenziare l’evoluzione delle proprietà fisiche e chimiche del materiale osservato.

Lo studio che presenta questi risultati, accettato per la pubblicazione in Astronomy & Astrophysics, è reperibile qui in versione pre-print.