Formazione Stellare dalla Nostra Galassia all Universo Lontano

Transcript

1 Formazione Stellare dalla Nostra Galassia all Universo Lontano R. Maiolino Osservatorio Astrofisico di Arcetri Dipartimento di Astronomia Univ. di Firenze C.N.R.-CAISMI CAISMI Sezione di Firenze

2 La Formazione Stellare Avviene nelle Condensazioni di Gas Molecolare gas molecolare nel piano della nostra galassia Taurus CO(1-0) 5pc core molecolare M ~ 5 M N 2 H + (1-0) 13 CO(1-0) Caselli et al. 2002

3 cores molecolari collasso gravitazionale AU 1pc embedded young star 100 AU sistema planetario 50 AU t >10 7 anni stella sequenza principale jet stella T Tauri t = anni disco accrescimento t = anni yr

4 Nubi Molecolari PRE-stellari Caselli et al emissione da polvere λ=1mm CO scompare dalla fase gas a R < 7000 AU molecole condensate sui grani di polvere C 17 O(1-0) CO,HCO+ N 2,N 2 H + H 2 D AU N 2 è più volatile di CO CAVITA MOLECOLARI 7000AU 15000AU

5 Fasi Finali della Formazione delle Stelle: dischi di accrescimento e jets

6 Spettroscopia ad alta risoluzione angolare dei jet: studio della cinematica Bacciotti et al fenditure disco Doppler shift delle righe 30 AU asse del jet Rotazione del jet! Stesso senso del disco

7 Accoppiamento magneto-idrodinamico di jet e disco: il jet estrae momento angolare dal disco contentendo l accrescimento sulla stella Rubini et al regione osservata spettroscopicamente campo magnetico Superficie di Alfve'n confronto con i modelli di magneto-idrodinamica per i jet

8 Problema per la formazione delle stelle di grande massa: M>8M t(accr)>t(contr) Pressione di radiazione impedisce ulteriore accrescimento Coalescenza di stelle di massa piu piccola Due possibili soluzioni Disco di accrescimento massiccio: self-shielding shielding

9 Identificazione dischi di accrescimento attorno a stelle giovani di grande massa Rotazione Kepleriana CH CN 3 Olmi et al Cesaroni et al.

10 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 eiezione embrione stellare da sistema multiplo collasso di un core se densita estreme (10 9 cm -3 )

11 Distribuzione spettrale dell energia emissa da nane brune IR eccesso di emissione infrarossa (λ>5µm) emissione termica da polvere circumstellare disco Natta & Testi 2003

12 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 /annom formazione stellare ~ M /annom

13 nube di polvere e gas visib-uv Energetica dominata da stelle calde (~40000 K) ma radiazione ottica-uv assorbita dalla polvere infrarosso riprocessata nell infrarosso

14 λ=5000å λ=15µm λ=10µm 100pc Osservazioni medio-ir e sub-mm: attivita confinata in regioni piccole ~ pc Hunt et al. 2004

15 Gran parte delle galassie nell universo locale sono pero quiescenti spirale ellittica (grande massa) Come si sono formate?

16 Gran parte delle formazione stellare e avvenuta a redshift z>1 Tasso formazione stellare distanza eta dell universo

17 Due possibili scenari sulla formazione delle galassie Gerarchico Monolitico

18 Spettroscopia a multi-fenditura I due scenari possono essere distinti misurando la distribuzione in redshift di galassie ellittiche, spirali e starburst Spettri di galassie redshift massa eta popolazione stellare ellittica starburst Cimatti et al. 2003

19 Il numero di galassie ellittiche di grande massa a z~2 incompatibile con modelli gerarchici densita galassie modelli gerarchici massa galassie

20 Formazione ed evoluzione degli elementi Quasi tutto gli elementi piu pesanti dell elio prodotti all interno delle stelle e dispersi dalle supernovae C N O C N O Prevista una diminuizione dell abbondanza di elementi ad alto redshift

21 Quasar ad altissimo redshift: candele per studiare le abbonzanze nell Universo lontano z=6.4 spettro del quasar piu distante noto Maiolino et al. 2003

22 expected Le abbondanze non diminuiscono! gran parte degli elementi formati da un forte burst di formazione stellare a z>9 (eta universo < 10 9 anni) studio teorico sulla formazione ed evoluzione delle primissime stelle Ferrara et al. Schneider et al.

23 Alcuni degli strumenti utilizzati per queste ricerche Very Large Telescope IRAM Hubble Space Telescope

24 Gli strumenti del futuro: grandi telescopi per alta risoluzione angolare Large Binocular Telescope Very Large Telescope Interferometer Atacama Large Millemetric Array