James Webb esplora IC 348, la nursery stellare dove nascono gli astri più piccoli
Il telescopio spaziale James Webb torna a mostrare quanto possa essere sorprendente il processo di nascita delle stelle. Una delle sue più grandi panoramiche realizzate finora porta lo sguardo dentro IC 348, una delle regioni di formazione stellare più vicine alla Terra, dove gas, polveri e giovani astri compongono un paesaggio cosmico di straordinaria complessità. Ma dietro le stelle luminose e le spettacolari nubi interstellari si nasconde qualcosa di ancora più interessante: oggetti così piccoli da mettere in discussione il confine stesso tra una stella e un pianeta gigante.
L’immagine, ottenuta nell’infrarosso vicino (NIRCam image), restituisce una regione nella quale la materia sembra muoversi e trasformarsi davanti agli occhi dell’osservatore. Le stelle giovani emergono tra filamenti scuri e nubi illuminate, mentre nella zona centrale la maggiore concentrazione di astri produce le caratteristiche spikes di diffrazione associate all’ottica del James Webb. Nella parte superiore destra della panoramica, invece, si intravedono protostelle ancora immerse nel materiale da cui stanno nascendo, capaci di espellere getti di materia che attraversano l’ambiente circostante. È proprio in questo scenario apparentemente caotico che gli astronomi stanno cercando risposte a una delle domande più interessanti dell’astrofisica moderna: quanto piccolo può essere un oggetto nato attraverso un processo simile a quello delle stelle?
Perché IC 348 è così importante per capire come nascono le stelle?
IC 348 è una nursery stellare, cioè una regione nella quale nuove stelle si formano a partire dal collasso gravitazionale di enormi nubi molecolari composte soprattutto da gas e polveri. La sua relativa vicinanza alla Terra la rende particolarmente preziosa per gli astronomi, perché permette di osservare con grande dettaglio fenomeni che, in regioni molto più lontane, apparirebbero soltanto come punti luminosi indistinti.
Il James Webb Space Telescope è particolarmente adatto a questo tipo di indagine perché la sua capacità di osservare nell’infrarosso permette di attraversare, almeno in parte, le dense concentrazioni di polvere che nascondono gli astri più giovani. Il risultato è una fotografia che non è soltanto spettacolare dal punto di vista estetico: la panoramica di IC 348 è una vera finestra sui primi momenti dell’evoluzione stellare. Le stelle più luminose dominano visivamente la scena, ma sono gli oggetti più deboli e difficili da individuare a rappresentare una delle informazioni scientifiche più preziose raccolte in questa regione.
Che cosa sono le nane brune osservate dal James Webb?
Tra le protagoniste meno appariscenti di IC 348 ci sono le nane brune, oggetti astronomici che occupano una posizione intermedia tra le stelle e i pianeti giganti. Non sono abbastanza massicce da sostenere nel loro nucleo la fusione stabile dell’idrogeno in elio, il processo che alimenta le stelle vere e proprie, ma sono comunque nate attraverso un meccanismo legato al collasso di materiale all’interno delle nubi molecolari.
Per questo motivo le nane brune vengono talvolta descritte come “stelle fallite”, anche se l’espressione è suggestiva più che rigorosamente scientifica. La loro esistenza dimostra infatti che la natura non costruisce necessariamente oggetti astronomici seguendo categorie perfettamente separate. Tra un pianeta gigante come Giove e una stella di piccola massa esiste un territorio intermedio nel quale la materia può assumere caratteristiche difficili da classificare con le definizioni tradizionali.
La ricerca condotta con Webb ha reso questo confine ancora più interessante. Nel 2024, lo strumento NIRCam del telescopio è stato utilizzato per analizzare una parte di IC 348, individuando 39 candidati a nane brune. L’anno successivo, lo spettrografo NIRSpec ha permesso di studiare più nel dettaglio la luce proveniente da 15 di questi oggetti. Nove sono stati identificati come nuovi membri substellari dell’ammasso e, tra questi, il più debole potrebbe avere una massa di appena circa due volte quella di Giove.
È davvero possibile avere una nana bruna grande appena come due Giove?
È proprio questo uno degli aspetti più intriganti della ricerca. Se un oggetto con una massa paragonabile a poche volte quella di Giove può formarsi attraverso un processo simile a quello delle stelle, gli astronomi devono interrogarsi sui limiti inferiori della formazione stellare. La domanda non riguarda soltanto quanto possa essere piccola una nana bruna, ma anche quali condizioni fisiche permettano a una nube di gas e polvere di collassare fino a produrre un corpo di massa così ridotta.
La distinzione fondamentale riguarda ciò che accade nel nucleo. Una stella raggiunge temperature e pressioni sufficienti per avviare la fusione dell’idrogeno; una nana bruna, invece, non raggiunge le condizioni necessarie per sostenere questo processo. Di conseguenza, questi oggetti possono raffreddarsi e diventare progressivamente più deboli nel corso del tempo. Studiare le nane brune più giovani e meno massicce significa quindi cercare il punto in cui la formazione di una stella smette di essere possibile.
Il valore di IC 348 sta proprio nella possibilità di osservare questi oggetti relativamente giovani all’interno dell’ambiente nel quale si sono formati. Ogni nuova identificazione può contribuire a stabilire se esista davvero una soglia minima di massa per la formazione di una nana bruna e, soprattutto, se questa soglia sia determinata esclusivamente dalla gravità o anche da condizioni più complesse presenti nelle nubi interstellari.
Che cosa sono i getti luminosi delle protostelle?
La grande panoramica di Webb offre anche uno sguardo spettacolare su un’altra fase della nascita stellare. Nella parte superiore destra dell’immagine si trovano protostelle ancora immerse nella polvere, astri che non hanno completato il proprio processo di formazione e che continuano ad accumulare materia dall’ambiente circostante.
Durante questa fase, parte del materiale può essere espulso nello spazio sotto forma di potenti getti. Quando questi flussi interagiscono con il gas e la polvere circostanti producono strutture luminose conosciute come oggetti Herbig-Haro. Si tratta di fenomeni tra i più caratteristici delle prime fasi della vita stellare: i getti possono estendersi per distanze enormi, raggiungendo trilioni di miglia e lasciando nel materiale circostante vere e proprie tracce della nascita di una stella.
Osservare contemporaneamente questi fenomeni e le nane brune permette agli astronomi di mettere a confronto differenti risultati dello stesso grande processo cosmico. Da una parte ci sono astri destinati a diventare stelle; dall’altra, corpi che rimangono sotto la soglia necessaria per sostenere la fusione dell’idrogeno. IC 348 diventa così un laboratorio naturale per studiare non soltanto le stelle, ma l’intero spettro degli oggetti che possono emergere dal collasso delle nubi cosmiche.
Cosa aggiunge questa immagine alla nostra conoscenza dell’universo?
La forza di questa fotografia non risiede soltanto nelle sue dimensioni o nella spettacolarità dei colori. Il vero interesse scientifico dell’immagine è nascosto nei dettagli più difficili da vedere: oggetti estremamente deboli, giovani e poco massicci che possono aiutare a ridefinire il confine tra stelle e pianeti.
E c’è anche un ulteriore tassello. IC 348 è stata osservata recentemente anche dall’osservatorio Chandra della NASA, specializzato nell’astronomia a raggi X. In quella rappresentazione, la regione e altri oggetti cosmici emergono con tonalità violacee, offrendo una prospettiva completamente diversa rispetto alla visione infrarossa del James Webb. Mettere insieme osservazioni ottenute a diverse lunghezze d’onda permette agli astronomi di ricostruire una storia molto più completa di ciò che accade all’interno di questa nursery stellare.
La grande panoramica di Webb ricorda quindi che, nell’astronomia moderna, le immagini più importanti non sono necessariamente quelle che mostrano gli oggetti più grandi o luminosi. A volte sono proprio i punti più deboli, nascosti nella polvere, a contenere le informazioni capaci di cambiare la nostra comprensione della formazione degli astri. Tra una stella e un pianeta potrebbe esistere un territorio molto più complesso di quanto suggeriscano le nostre definizioni, e IC 348 offre agli scienziati uno dei laboratori naturali più interessanti per esplorarlo.