Popolazioni multiple in ammassi globulari: Studio di M22 con JWST

In astrofisica, il fenomeno delle popolazioni multiple che caratterizza gli ammassi globulari consiste nella presenza di gruppi di stelle con diversa composizione chimica nei singoli oggetti. Nella prima parte di questa tesi, ho riportato le principali evidenze osservative alla base di questo fenomeno, tra cui la presenza di distinte sequenze stellari nei diagrammi fotometrici degli ammassi e il riscontro di anomalie tramite la spettroscopia. In campo fotometrico, ho messo in evidenza l'utilizzo di filtri studiati appositamente per costruire indici di colore che evidenziano determinate differenze negli elementi chimici delle stelle e diagrammi capaci di separare le diverse popolazioni. Sono poi passato alla classificazione degli ammassi globulari di Tipo-I e di Tipo-II, distinti principalmente in base all'omogeneità e alla variazione di metallicità nelle loro stelle. Per poter spiegare l'origine di questo fenomeno, ho riportato le ipotesi più importanti sugli scenari di formazione, principalmente divise tra molteplici focolai che hanno dato origine alle generazioni stellari e l'inquinamento delle stelle in formazione da parte delle generazioni precedenti. In seguito, sono passato all'elenco di varie proprietà comuni riscontrabili in oggetti anche al di fuori della Via Lattea, tra cui la dipendenza dalla massa dell'ammasso, fondamentale per ipotizzare l'origine di quelli di Tipo-II. Nell'ultima parte di questo lavoro, ho analizzato l'ammasso M22 utilizzando dati ottenuti da osservazioni fotometriche del James Webb Space Telescope, ponendo particolare attenzione all'allargamento del Ginocchio della sequenza principale, dovuto alla variazione di Fe nelle stelle. Tramite il fit di isocrone con diversi valori di [Fe/H], ho applicato una proporzione tra l'estensione delle stelle contenute nell'intervallo di metallicità delle isocrone Δ[Fe/H] = 0.20 dex, centrate su quella con [Fe/H] = -1.70 dex, e quelle presenti nell'intervallo di indice di colore del Ginocchio. In questo modo ho potuto calcolare la variazione di Fe tra le stelle di questa zona, pari a Δ[Fe/H] ~ 0.47 dex, tramite un metodo indipendente. Questo valore fa pensare che gli effetti della differente metallicità, osservati in spettroscopia nelle stelle del ramo delle giganti rosse e delle sub-giganti, non siano artefatti evolutivi. Questi sarebbero una proprietà delle stelle di M22, prova di una storia chimica più complessa, non da ammasso globulare, ma da nucleo di una galassia nana distrutta e catturata dalla Via Lattea. Considerando che, tra gli ammassi di Tipo-II, sia M54 che $\omega$ Centauri sono considerati nuclei galattici, il risultato di questa tesi potrebbe quindi avere anche implicazioni cosmologiche, come una maggiore comprensione del Missing Satellites Problem. Infine, ho analizzato le eventuali variazioni di He lungo la sequenza principale, osservando che non assumono valori abbastanza grandi da risultare in effetti rilevanti nel diagramma colore-magnitudine, e anche quelle di O nella bassa sequenza tramite considerazioni dal punto di vista fisico dell'assorbimento delle molecole nelle atmosfere stellari.