Studio della dinamica di formazione stellare di alta massa attraverso l'analisi fotometrica nel lontano infrarosso di sorgenti fredde pre e proto-stellari appartenenti al disco galattico e osservate dal telescopio spaziale Herschel nell’ambito del Key-Project “Hi-GAL: the Herschel infrared Galactic Plane Survey”

Le surveys osservative su grande scala a diverse lunghezza d’onda costituiscono uno strumento osservativo di fondamentale importanza in molte aree dell’astrofisica moderna. L’estrazione e la fotometria automatica delle sorgenti rappresentano quindi un tema di sempre maggiore rilevanza.
L’osservatorio spaziale Herschel, lanciato dall’ESA nel maggio 2009, è costituito dal telescopio più grande mai stato nello spazio e da strumenti di ultima generazione capaci di realizzare fotometria e spettrometria nel range compreso fra 55 e 670 µm. A queste lunghezze d’onda la polvere fredda domina le regioni di formazione stellare nel piano galattico e tende ad assemblarsi in strutture filamentose ben visibili nelle immagini prodotte da Herschel, generando un background particolarmente intenso e variabile su tutte le scale.
In questa tesi ci occuperemo di valutare le capacità di estrazione e fotometria di un pacchetto operativo di recente implementazione finalizzato alla ricerca di sorgenti fredde pre e proto-stellari appartenenti al disco galattico. Si tratta del primo tentativo di implementare lo stesso metodo di ricerca utilizzato dall’occhio umano: essere sensibili alle variazioni del segnale e non al suo valore assoluto. Le performances del codice saranno valutate attraverso Artificial Sources Experiments condotti dapprima su mappe frattali atte a rappresentare l’emissione dei campi galattici nel lontano infrarosso e in seguito direttamente sui campi galattici osservati dal telescopio spaziale Herschel.
Utilizzeremo il programma per estrarre un catalogo di sorgenti su uno dei primi campi osservati nel lontano infrarosso dal telescopio spaziale Herschel. Avremo così la possibilità di illustrare e applicare il metodo di classificazione che verrà utilizzato nell’ambito del Key-Project “Hi-GAL: the Herschel infrared Galactic Plane Survey” per caratterizzare le sorgenti dal punto di vista evolutivo.
Le regioni di formazione stellare nelle vicinanze del Sole sono state a lungo le uniche in cui fosse possibile distinguere le diverse componenti stellari. Tali regioni sono però dominate dalla presenza di stelle di massa simile a quella solare. Pertanto la comprensione dei processi che preludono alla nascita delle stelle massicce è ancora un problema aperto in cui è necessario confrontarsi con un complesso sistema in rapida evoluzione costituito da diversi elementi (embrione stellare, disco, jets and outflows) che si scambiano massa in un ambiente magneto-idrodinamico e nascosto dall’alta estinzione delle polveri che circondano l’oggetto centrale nelle prime fasi della sua formazione. Come vedremo nel capitolo 1, nell’ambito della letteratura recente sono state avanzate due teorie per la descrizione della formazione stellare d’alta massa nel tentativo di colmare alcune lacune concettuali e forse di modificare profondamente la teoria standard della formazione stellare che fa riferimento a corpi isolati ed è applicabile soltanto a stelle di massa inferiore a circa 8 Mʘ.
La risoluzione spaziale senza precedenti garantita dall’osservatorio spaziale Herschel, lanciato dall’ESA nel maggio 2009, consente di sfruttare la luminosità delle stelle di massa maggiore che le rende visibili a grandi distanze. Come mostreremo nel capitolo 3, grazie alla copertura spettrale e alla risoluzione spaziale delle mappe sarà possibile tracciare la Spectral Energy Distribution (SED) di inviluppi di polveri in tutte le loro fasi evolutive, da condensazioni massive prestellari fino a regioni HII ultracompatte. In particolare metteremo in evidenza il ruolo cruciale della distanza nella stima delle proprietà fisiche delle sorgenti e la necessità di sviluppare algoritmi di bandmerging più sofisticati che consentano in futuro di caratterizzare dal punto di vista un vasto campione di candidate protostelle nel piano galattico. In questo modo si avrà una stima della durata di ciascuna fase evolutiva e sarà possibile verificare la compatibilità dei diversi modelli proposti con le osservazioni.