Un team internazionale guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha individuato le stelle responsabili della produzione di polvere cosmica in un ambiente molto simile a quello dell’Universo primordiale. Grazie alle osservazioni del James Webb, i ricercatori hanno scoperto che alcune stelle giganti, nelle ultime fasi della loro evoluzione, sono in grado di produrre grandi quantità di polvere anche in galassie estremamente povere di elementi pesanti.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, ha analizzato la galassia nana Sextans A, che si trova ai margini del Gruppo Locale. Questa galassia contiene una quantità di elementi più pesanti di idrogeno ed elio compresa tra appena l’1% e il 7% di quella presente nel Sole, una composizione molto simile a quella delle prime galassie formatesi dopo il Big Bang. Per questo motivo rappresenta un laboratorio naturale per studiare i processi che hanno arricchito l’Universo giovane di polvere e nuovi elementi chimici.
Combinando le immagini ottenute dagli strumenti NIRCam e MIRI del James Webb con modelli teorici dell’evoluzione stellare, il gruppo di ricerca è riuscito a ricostruire l’intera popolazione delle stelle del ramo asintotico delle giganti rosse, una fase finale della vita di stelle con massa simile a quella del Sole, durante la quale vengono espulsi nello spazio gas e polveri.
Le fabbriche di polvere cosmica
La polvere cosmica è costituita da minuscoli granelli solidi composti da elementi come carbonio, silicio e ossigeno. Anche se rappresenta solo una piccola parte della materia presente nelle galassie, svolge un ruolo fondamentale nell’evoluzione dell’Universo: favorisce il raffreddamento delle nubi di gas da cui nascono nuove stelle e partecipa alla formazione dei sistemi planetari.
Analizzando centinaia di stelle evolute presenti in Sextans A, i ricercatori hanno scoperto che oltre il 90% di esse è quasi completamente privo di polvere circostante. Solo un piccolo gruppo di circa 20 stelle è invece avvolto da spessi gusci di polvere, un segno che la produzione di questo materiale avviene soltanto in condizioni ben precise.
L’analisi suggerisce che queste stelle si siano formate tra 2 e 3 miliardi di anni fa e che avessero una massa iniziale pari a circa una volta e mezzo quella del Sole. Secondo gli autori dello studio, proprio queste stelle rappresentano le principali sorgenti di polvere nella galassia.
Uno sguardo alle prime galassie
Osservare direttamente le galassie dell’Universo primordiale resta ancora molto difficile, nonostante le capacità del James Webb. Per questo gli astronomi studiano galassie vicine che presentano caratteristiche chimiche simili a quelle esistenti miliardi di anni fa.
I risultati ottenuti in Sextans A mostrano che anche in ambienti molto poveri di elementi pesanti alcune stelle riescono comunque a produrre polvere in modo efficace. Flavia Dell’Agli, ricercatrice INAF e co-autrice dell’articolo, ha affermato:
Il James Webb ci permette di osservare con un livello di dettaglio senza precedenti ambienti che fino a pochi anni fa erano fuori dalla nostra portata. Il valore di questi dati non è solo nelle immagini, ma nella possibilità di confrontarle con i modelli teorici e verificare quanto descrivano correttamente l’evoluzione delle stelle.
Capire come si forma la polvere cosmica in ambienti così poveri di elementi pesanti permette di ricostruire una fase ancora poco conosciuta dell’evoluzione dell’Universo. È infatti proprio questa polvere che, nel corso di miliardi di anni, ha contribuito alla nascita di nuove stelle e dei sistemi planetari che osserviamo oggi…
