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Laser e schiuma per ‘creare’ stelle in laboratorio

Laser ad alta potenza e una palla di schiuma sono gli ingredienti dell’ultima ricetta per creare stelle in laboratorio.
Un team di ricercatori europei ha, infatti, sperimentato una nuova simulazione che riproduce in miniatura uno dei processi cosmici tra i più importanti per la formazione stellare: l’interazione tra le nubi molecolari, ossia le concentrazioni di gas e polvere nello spazio, e i resti di supernova, cioè il materiale che rimane dalla gigantesca esplosione con cui muoiono stelle massive.
La ricerca, i cui risultati sono pubblicati su Matter and Radiation at Extremes, ha voluto studiare il ruolo delle onde d’urto nel sollecitare le nubi molecolari.

Queste grandi nuvole sono come delle polveriere cosmiche: quando sono isolate rimangono nel loro stato di equilibrio pacifico, ma se innescate da fattori esterni, come i resti di supernova, possono avviare notevoli processi di formazione stellare. Le onde d’urto generate da questa interazione, infatti, si propagano attraverso il gas e la polvere della nube, comprimendo questi elementi in sacche di materiale denso. Una pressione che, se oltre un certo limite, porta queste dense concentrazioni al collasso, generando così nuove stelle.
Tale processo generativo è però uno dei fenomeni più elusivi dell’universo: le osservazioni astronomiche non hanno, infatti, una risoluzione spaziale abbastanza alta per osservarlo e le simulazioni numeriche non riescono a gestire la complessità dell’interazione tra nubi e resti di supernova.

Ed è qui che scendono in campo, o meglio entrano in laboratorio, la palla di schiuma e il laser ad alta potenza: nella nuova piattaforma, il primo simula un’area densa all’interno di una nube molecolare, il secondo crea un’onda d’urto che si propaga nella palla, dove il team di ricercatori ha osservato la compressione utilizzando immagini a raggi X.

«Stiamo davvero guardando l’inizio dell’interazione — ha affermato Bruno Albertazzi, ricercatore italiano presso il Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (Luli) dell’Ecole Polytechnique di Parigi e primo autore della ricerca — In questo modo, si può vedere se la densità media della schiuma aumenta e se si inizieranno a formare stelle più facilmente».

Nel modello così ricreato, la schiuma ha risposto in modo particolare alla sollecitazione generata dal laser: mentre una parte di essa si è compressa, un’altra si è allungata, creando così regioni con diverse densità. Una variabilità di cui i ricercatori dovranno tenere conto nel futuro per misurare con più precisione il materiale compresso e l’impatto dell’onda d’urto sulla formazione delle stelle.

«La nostra primitiva nube molecolare, dove si è formato il Sole, è stata probabilmente innescata da resti di supernova — ha affermato Albertazzi — Questo esperimento apre una nuova e promettente strada per l’astrofisica di laboratorio per capire tutti questi punti importanti».

Il nuovo scenario di ricerca vede il ruolo centrale dei laser ad alta potenza nello studio dei meccanismi di innesco della formazione stellare, processi interessanti su diverse scale: questi possono avere un impatto sia sul tasso di formazione stellare sia sull’evoluzione di una galassia.

Una frontiera di ricerca verso cui continuerà a spingersi il vasto team dietro a questo lavoro, con ricercatori provenienti da diversi enti europei (École polytechnique  di Parigi; Università Libera di Berlino; Accademia Russa delle Scienze; Istituto di Fisica Tecnica di Mosca; Cea; Università di Oxford; Università di Osaka)

 

Immagine in evidenza: Bruno Albertazzi opera nel Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (Luli) Crediti: Ecole polytechnique

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