Il progetto Rosetta Stone, coordinato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e finanziato dallo European Research Council (ERC) nell’ambito del Synergy Grant Ecogal, sta segnando un grande passo avanti nello studio della formazione stellare. Per la prima volta in questo campo, simulazioni numeriche ad alta risoluzione vengono trattate come le vere osservazioni astronomiche, con gli stessi algoritmi e modelli, permettendo un confronto diretto tra teoria e dati reali.
I primi risultati del progetto sono stati pubblicati in tre articoli sulla rivista Astronomy & Astrophysics e mostrano come sia ora possibile simulare immagini che replicano fedelmente quelle ottenute da strumenti come il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).
La formazione delle stelle è un processo ancora poco compreso, in parte a causa della difficoltà nel collegare i modelli teorici alle osservazioni reali. Rosetta Stone affronta questo limite creando un linguaggio comune tra i due mondi: le simulazioni vengono post-processate con gli stessi algoritmi utilizzati per analizzare i dati osservativi, offrendo così un confronto mai ottenuto prima. Questa metodologia consente di verificare se le informazioni dedotte dalle osservazioni (come il rapporto tra luminosità e massa) riflettano effettivamente proprietà fisiche dei nuclei di gas e polveri, come età o efficienza di formazione stellare.
Alla guida del progetto c’è Alessio Traficante, ricercatore INAF, che sottolinea come questo approccio permetta anche di stimare l’effetto di parametri non direttamente osservabili, come l’intensità dei campi magnetici. Con questo metodo, si apre una nuova fase per l’astrofisica della formazione stellare, basata sull’integrazione stretta tra simulazioni e osservazioni reali.
Simulazioni realistiche per riprodurre le osservazioni
I tre studi descrivono i primi risultati ottenuti dal progetto Rosetta Stone. Il primo, coordinato da Ugo Lebreuilly dell’Université Paris‑Saclay, presenta una vasta gamma di simulazioni magneto-idrodinamiche di regioni di formazione stellare massiva, ovvero simulazioni che modellano il comportamento del gas ionizzato tenendo conto sia dei moti fluidi che dell’influenza dei campi magnetici.
I ricercatori hanno variato parametri fondamentali come massa, raggio, livello di turbolenza e campo magnetico, creando un database di scenari teorici in grado di rappresentare le diverse condizioni fisiche presenti nelle nubi molecolari in cui si formano le stelle.
Nel secondo studio, guidato da Ngo-Duy Tung, sono state generate immagini sintetiche nella banda delle onde millimetriche e sub-millimetriche, simili a quelle che verrebbero prodotte da ALMA o Herschel. Queste immagini “ideali” rappresentano un ponte tra i dati teorici e le osservazioni, permettendo una valutazione più diretta delle strutture simulabili e osservabili.
Il terzo lavoro, a firma di Alice Nucara dell’INAF, si basa invece su un codice sviluppato all’interno del software CASA, comunemente usato per analizzare dati interferometrici. Questo codice ha permesso di creare simulazioni di osservazioni realistiche basate sui dati della survey SQUALO (Star formation in QUiescent And Luminous Objects).
Grazie a questi strumenti, Rosetta Stone dimostra che le simulazioni numeriche possono essere trattate come dati osservativi a tutti gli effetti. Questo approccio riduce le incertezze interpretative e permette di testare, in modo controllato, le ipotesi sui processi fisici che regolano la nascita delle stelle.
Verso una modellizzazione sempre più completa
La fase iniziale del progetto, denominata Rosetta Stone 1.0, è solo il punto di partenza. Sono già in preparazione due estensioni:
- Rosetta Stone 2.0 (RS2.0), che includerà simulazioni ancora più complesse e basate sui dati della survey ALMAGAL.
- Rosetta Stone 3.0 (RS3.0), che si concentrerà sull’analisi chimica delle regioni di formazione stellare. Quest’ultima fase prevede lo studio delle righe spettrali, necessarie per comprendere la dinamica e l’evoluzione chimica delle nubi molecolari.
Uno degli obiettivi di medio termine è valutare se gli strumenti attualmente operativi, come ALMA, o quelli in fase di sviluppo, siano in grado di rilevare le firme chimiche e fisiche simulate. Questo sarà fondamentale per preparare le future campagne osservative, con una maggiore consapevolezza di ciò che si può e non si può misurare.
L’integrazione delle simulazioni nella pianificazione scientifica potrà inoltre essere applicata all’interpretazione dei dati provenienti da telescopi come il James Webb Space Telescope o, in prospettiva, da strumenti come lo Square Kilometre Array (SKA) in arrivo nei prossimi anni.
I tre studi:
- The Rosetta Stone Project. I. A suite of radiative magnetohydrodynamics simulations of high-mass star-forming clumps, Ugo Lebreuilly, Alessio Traficante et al. 2025
- The Rosetta Stone Project. II. The correlation between star formation efficiency and L/M indicator for the evolutionary stages of star-forming clumps in post-processed radiative magnetohydrodynamics simulations, Ngo-Duy Tung, Alessio Traficante et al. 2025
- The Rosetta Stone project. III. ALMA synthetic observations of fragmentation in high-mass star-forming clumps, Alice Nucara, Alessio Traficante et al. 2025
Il sito del progetto: Rosetta Stone Project.
