La nascita delle stelle: quante possono formarsi in una galassia ogni anno?

Più della conta totale delle stelle, a rivelare la vita di una galassia è il suo tasso di formazione stellare

Meraviglia notturna: Ricordo una notte nel deserto di Atacama, quando il cielo sembrava un velluto cosparso di diamanti. Osservando la Via Lattea, mi sono chiesto: quante di quelle luci stanno nascendo proprio ora?

La risposta non è “quante stelle esistono”, ma “a quale tasso di formazione stellare crescono le galassie”. È come valutare una città: non solo quanti abitanti ha, ma quanti ne nascono ogni anno. In quel silenzio siderale, ho capito che il ritmo della creazione stellare racconta la vera vitalità di una galassia, dal respiro calmo del cosmo ai suoi improvvisi crescendo.

Perché il ritmo conta più del numero assoluto

Tasso, non numero: Il totale di stelle è una fotografia del passato, mentre il tasso di formazione stellare (SFR) è un video in tempo reale. Dipende dalla massa di gas freddo disponibile, dalla sua densità e turbolenza, e da quanto efficacemente si trasforma in stelle. La legge di Kennicutt–Schmidt lega la densità del gas alla produttività stellare, suggerendo che più gas denso significa più stelle. Importa anche il tempo di deplezione (quanto a lungo il gas può “alimentare” la nascita stellare). Così, misurare l’SFR rivela se una galassia sta crescendo, ristagna o si sta lentamente spegnendo.

Il respiro della Via Lattea

Via Lattea: A casa nostra, il ritmo è moderato: circa 1–3 masse solari all’anno. In termini di “numero di stelle”, dipende dalla distribuzione delle masse: formare poche stelle tipo Sole o decine di piccole nane rosse può richiedere la stessa massa. L’IMF (Initial Mass Function) favorisce stelle leggere, quindi il conteggio numerico è superiore alla massa complessiva. Gas molecolare in bracci a spirale, nubi giganti e feedback da supernovae regolano questo equilibrio, mantenendo la nostra galassia su una corsia di crescita “soft”, stabile ma lontana dagli eccessi delle galassie iperattive.

Quando il cosmo va in overdrive: le galassie starburst

Galassie starburst: In certe epoche e luoghi, le galassie esplodono di creatività. In sistemi come M82 l’SFR può toccare ~10 masse solari/anno; nelle ULIRGs (galassie ultraluminose all’infrarosso) come Arp 220 si sale a 100–200; in alcune galassie polverose ad alto redshift si sfiorano i 1000. Le fusioni tra galassie, barre che convogliano gas al centro e shock gravitazionali comprimono il gas molecolare, accendendo nascite stellari a raffica. Ma il feedback – venti stellari, supernovae, talvolta AGN – può soffiare via il gas e frenare il party.

Silenzio cosmico: galassie nane ed ellittiche quiescenti

Estremi opposti: Le galassie nane vivono di sobrietà: tipicamente 0,001–0,1 masse solari/anno, spesso a singhiozzo, tra fiammate e pause. Le grandi ellittiche quiescenti, invece, hanno già consumato (o espulso) il loro combustibile: l’SFR è prossimo allo zero, strangolato da AGN feedback, riscaldamento dell’halo e mancanza di gas freddo. L’ambiente conta: in ammassi ricchi, i flussi di gas vengono strappati o riscaldati. Il risultato? Un universo in cui non tutte le galassie corrono: alcune recuperano fiato, altre si addormentano, lasciando al passato le loro grandi stagioni creative.

Come misuriamo davvero la nascita delle stelle

Indicatori multipli: Per stimare l’SFR usiamo traccianti complementari. L’H-alfa cattura le stelle giovani più massicce (ultimi ~10 milioni di anni), l’UV integra su ~100 milioni di anni ma soffre la polvere, l’infrarosso rivela la luce stellare riemessa dalla polvere calda, e la radio (free–free e sincrotrone) buca anche gli ambienti più oscurati. Combinando questi segnali (fit dell’SED) riduciamo gli errori, sebbene permangano incertezze legate all’IMF e alle correzioni per l’estinzione. È un puzzle di luce, polvere e tempo, che l’osservazione multi-banda aiuta a comporre.

Numeri rapidi: quanto “nasce” davvero?

• Via Lattea: ~1–3 M☉/anno → poche stelle tipo Sole o decine di nane rosse/anno.
• Galassie normali (spirali): ~0,1–5 M☉/anno, crescita costante.
• Starburst (M82): ~10 M☉/anno, fasi brevi ma intense.
• ULIRGs (Arp 220): ~100–200 M☉/anno, gas compresso da fusioni.
• Galassie ad alto redshift: fino a ~1000 M☉/anno, “cosmic noon”.
• Nane: ~0,001–0,1 M☉/anno, cicliche e vulnerabili al feedback.
• Ellittiche quiescenti: ~0 M☉/anno, gas caldo e AGN soppressivi.