Formazione Stellare dalla Nostra Galassia all` Universo Lontano
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Formazione Stellare dalla Nostra Galassia all’ Universo Lontano R. Maiolino Osservatorio Astrofisico di Arcetri Dipartimento di Astronomia Univ. di Firenze C.N.R.-CAISMI Sezione di Firenze La Formazione Stellare Avviene nelle Condensazioni di Gas Molecolare gas molecolare nel piano della nostra galassia Taurus CO(1-0) core molecolare M ~ 5 M 5 pc N2H+(1-0) 13CO(1-0) Caselli et al. 2002 cores molecolari collasso gravitazionale 10 000 AU embedded young star 1pc 100 AU 4 5 t =10 -10 anni 50 AU disco accrescimento jet sistema planetario 7 stella t >10 anni sequenza principale stella T Tauri 6 7 t =10 -10 anni 1010 yr Nubi Molecolari PRE-stellari Caselli et al. 1999 CO scompare dalla fase gas a R < 7000 AU molecole condensate sui grani di polvere C17O(1-0) emissione da da polvere polvere λ=1mm λ=1mm emissione CO,HCO+ N2,N2H+ H2D+ 2500AU N2 è più volatile di CO CAVITA’ MOLECOLARI 7000AU 15000AU Fasi Finali della Formazione delle Stelle: dischi di accrescimento e jets Spettroscopia ad alta risoluzione angolare dei jet: studio della cinematica Bacciotti et al. 2002 fenditure disco Doppler shift delle righe 30 AU asse del jet Rotazione del jet ! Stesso senso del disco Accoppiamento magneto-idrodinamico di jet e disco: il jet estrae momento angolare dal disco contentendo l’accrescimento sulla stella Rubini et al. 2004 regione osservata spettroscopicamente campo magnetico Superficie di Alfve'n confronto con i modelli di magneto-idrodinamica per i jet Problema per la formazione delle stelle di grande massa: M>8M t(accr)>t(contr) Pressione di radiazione impedisce ulteriore accrescimento Due possibili soluzioni Coalescenza di stelle di massa piu’ piccola Disco di accrescimento massiccio: self-shielding Identificazione dischi di accrescimento attorno a stelle giovani di grande massa Rotazione Kepleriana CH CN 3 Olmi et al. 1996 Cesaroni et al. Formazione stelle di piccola massa: Nane Brune M~30M Giove nana bruna compagna di stella MS Problema formazione nane brune isolate: nube originaria non ha massa critica per collasso gravitazionale due possibilita’ collasso di un core se densita’ estreme 9 -3 (10 cm ) eiezione embrione stellare da sistema multiplo Distribuzione spettrale dell’energia emissa da nane brune IR eccesso di emissione infrarossa (λ λ>5µ µm) emissione termica da polvere circumstellare disco Natta & Testi 2003 Formazione stellare in altre galassie comunemente nei dischi delle galassie a spirale I casi di formazione stellare piu’ estrema sono in galassie interagenti e/o irregolari Galassie “Starburst” tasso formazione stellare ~1 M/anno formazione stellare ~10-100 M/anno Energetica dominata da stelle calde (~40000 K) nube di polvere e gas visib-UV ma radiazione ottica-UV assorbita dalla polvere riprocessata nell’ infrarosso infrarosso λ=5000Å λ=10µm λ=15µm Osservazioni medio-IR e sub-mm: 100pc attivita’ confinata in regioni “piccole” ~ 10-100 pc Hunt et al. 2004 Gran parte delle galassie nell’ universo locale sono pero’ “quiescenti” spirale ellittica (grande massa) Come si sono formate? Tasso formazione stellare Gran parte delle formazione stellare e’ avvenuta a redshift z>1 distanza eta’ dell’ universo Due possibili scenari sulla formazione delle galassie Gerarchico Monolitico Spettroscopia a multi-fenditura I due scenari possono essere distinti misurando la distribuzione in redshift di galassie ellittiche, spirali e starburst Spettri di 1000-10000 galassie redshift massa eta’ popolazione stellare ellittica starburst Cimatti et al. 2003 d mo e ll ig er ar ici ch densita’ galassie Il numero di galassie ellittiche di grande massa a z~2 incompatibile con modelli gerarchici massa galassie Formazione ed evoluzione degli elementi Quasi tutto gli elementi piu’ pesanti dell’elio prodotti all’interno delle stelle e dispersi dalle supernovae C N C N O O Prevista una diminuizione dell’abbondanza di elementi ad alto redshift Quasar ad altissimo redshift: “candele” per studiare le abbonzanze nell’ Universo lontano z=6.4 Maiolino et al. 2003 spettro del quasar piu’ distante noto Le abbondanze non diminuiscono! ex p ec te d gran parte degli elementi formati da un forte burst di formazione stellare 9 a z>9 (eta’ universo < 10 anni) studio teorico sulla formazione ed evoluzione delle primissime stelle Ferrara et al. Schneider et al. Alcuni degli strumenti utilizzati per queste ricerche Very Large Telescope IRAM Hubble Space Telescope Gli strumenti del futuro: grandi telescopi per alta risoluzione angolare Large Binocular Telescope Very Large Telescope Interferometer Atacama Large Millemetric Array
