• Nubi molecolari
• Radioastronomia

Il mezzo interstellare (ISM) nella nostra Galassia non è distribuito uniformemente, ma presenta delle fluttuazioni di densità, sotto forma di grandi nubi e filamenti che risaltano rispetto al mezzo diffuso circostante. Questi complessi si formano sotto l'azione di vari processi, come ad esempio collasso gravitazionale e instabilità termiche, ed è al loro interno che avviene la formazione di nuove stelle. Lo studio delle proprietà delle nubi interstellari è quindi di fondamentale importanza per comprendere le condizioni in cui avviene la formazione stellare. In particolare, la distribuzione di velocità interna alle nubi è determinante per l'instaurarsi di processi di frammentazione gravitazionale, presupposto necessario per la formazione di nuove strutture.
La dinamica del gas interstellare può essere indagata tramite osservazioni spettroscopiche dell'emissione di specie molecolari come 12CO e CS, che sono forti emettitori radio. La velocità lungo una linea di vista viene ricavata tramite lo spostamento doppler della riga di emissione. Obiettivi ideali per questo tipo di analisi sono le High Latitude Molecular Clouds, nubi molecolari poste ad alte latitudini galattiche. Le HLMC presentano due caratteristiche fondamentali che le distinguono dalle nubi molecolari presenti sul piano galattico. Innanzitutto non hanno al loro interno formazione di stelle, che perturba il campo di velocità con venti e shocks e rende molto difficile l'interpretazione dei dati raccolti. Inoltre, essendo lontane dal piano galattico, possiamo ragionevolmente supporre che lungo una linea di vista e in un dato intervallo di velocità non si affollino troppe strutture diverse. Questo è essenziale per interpretare correttamente il profilo di emissione osservato.
A partire dai primi anni ottanta, si sono susseguite molte osservazioni di HLMC, che hanno rivelato interessanti proprietà del campo di velocità interno alle nubi. La caratteristica principale di queste osservazioni è che tutte mostrano profili di riga sovratermici, cioè la dispersione di velocità lungo la linea di vista è maggiore di quella che ci aspetteremmo se questa fosse dovuta solamente all'agitazione termica del gas. Questa dispersione non termica fornisce alle strutture un supporto contro il collasso gravitazionale. Gran parte delle HLMC non è infatti gravitazionalmente legata. Nonostante le nubi molecolari perdano costantemente energia sotto forma di radiazione infrarossa e millimetrica, queste sembrano strutture abbastanza stabili, con tempi di vita caratteristici di almeno 10^7 anni. Deve quindi esistere un meccanismo che reintegri l'energia radiata.
Una possibile spiegazione sia dei moti supersonici osservati, sia dell'energetica delle nubi molecolari, potrebbe essere la presenza di un campo di velocità turbolento. In questo scenario l'energia verrebbe immessa a grande scala dai gradienti di velocità dovuti alla rotazione differenziale della galassia e si propagherebbe poi a scale più piccole tramite una cascata turbolenta, per essere infine dissipata sotto forma di calore o tramite processi radiativi. A sostegno dell'ipotesi turbolenta si sono accumulate negli ultimi 10 anni molte osservazioni che rivelano come le nubi molecolari abbiano caratteristiche simili ai fluidi turbolenti osservati in laboratorio, come la formazione di strutture coerenti (vortici, filamenti) e la presenza di distribuzioni di velocità non Gaussiane. In un certo numero di complessi molecolari sono state riscontrate inoltre relazioni tipo legge di potenza tra larghezza di riga e dimensioni della regione osservata, che mimerebbero le leggi di scala tipiche delle teorie classiche della turbolenza.
ll mio lavoro si inserisce in questo contesto e consiste nell'analisi di nuove osservazioni di emissione molecolare, ad alta risoluzione spaziale e spettrale, in nubi ad alta latitudine galattica. Le osservazioni, effettuate nell'inverno 2006 con il telescopio di 20m di diametro dell'Onsala Space Observatory in Svezia, consistono sia di spettri singoli che di mappe delle prime transizioni rotazionali di CS,12CO e HCO+, all'interno delle sorgenti ad alta latitudine MBM40, L1512 e Polaris Flare.