Le nubi scure a infrarossi (IRDC) sono macchie scure di polvere fredda e gas viste nel cielo contro il luminoso bagliore infrarosso diffuso della polvere calda nella nostra galassia. Gli IRDC sono massicci, freddi e ricchi delle molecole necessarie per facilitare il collasso gravitazionale del gas nelle stelle, e quindi gli IRDC sono siti naturali per studiare la nascita delle stelle.
I processi dettagliati che modellano la formazione di stelle massicce (quelle di più di poche masse solari) rimangono poco chiari anche dopo decenni di studio, in parte perché queste stelle tendono a formarsi relativamente rapidamente e sono accompagnate da radiazioni particolarmente intense. Uno scenario teorico suggerisce che la turbolenza nel gas supporta il materiale contro il collasso fino a quando il nucleo diventa abbastanza massiccio da superarlo; un altro suggerisce che le stelle di piccola massa si formino per prime e crescano in stelle più massicce attraverso l'accrescimento.
Il telescopio spaziale Herschel ha esaminato gran parte del cielo a cinque lunghezze d'onda del lontano infrarosso (tutte più lunghe di cento volte più lunghe delle lunghezze d'onda ottiche) dove la polvere interstellare molto fredda – solo decine di gradi kelvin – emette in modo più evidente. Molti IRDC hanno regioni così fredde che i rivelatori Herschel non erano abbastanza sensibili da vederli nella più breve di queste bande, 70 micron, e questi sono stati soprannominati "regioni scure da 70 micron".
L'astronomo del CfA Qizhou Zhang era un membro di un team che ha utilizzato l'array millimetrico di ALMA per studiare regioni scure da 70 micron in cui sono stati visti grumi giovani e di massa elevata. L'indagine ha esaminato una dozzina di IRDC e i risultati del primo sguardo hanno riportato che circa la metà dei nuclei erano più piccoli di circa una massa solare – e nessun nucleo è stato trovato più grande di trenta masse solari.
L'IRDC G023.477+0.114, una delle dodici nubi dell'indagine, si trova a circa sedicimila anni luce di distanza. Contiene circa un migliaio di masse solari di materiale, ed è stato selezionato perché era stato considerato come una nube massiccia e senza stelle con il potenziale di formare stelle di grande massa. Le misurazioni spettroscopiche hanno scoperto che il suo gas denso non era turbolento, il che implica che la turbolenza (almeno in questo caso) non era un fattore nel sostenere i nuclei contro il collasso in stelle.
Un'analisi approfondita delle nuove misure di ALMA, con risoluzioni spaziali di circa un decimo di anno luce, ha trovato undici nuclei nella struttura e ha misurato le loro masse che vanno da circa uno a venti masse solari. Le osservazioni hanno anche scoperto quattro deflussi collimati nelle immagini della linea di emissione molecolare, un segno che la formazione stellare è già iniziata, anche in questa fase iniziale di sviluppo. Quindi questo IRDC non può più essere considerato pre-stellare nel carattere.
Gli astronomi hanno testato i due principali scenari teorici per la formazione stellare rispetto alle proprietà osservate degli undici nuclei e hanno trovato esempi coerenti con una o anche entrambe le alternative. Gli scienziati sostengono che questa dimensione del campione è ancora troppo piccola per raggiungere conclusioni chiare, ma che l'analisi dei nuclei nel campione completo di IRDC nello studio dark da 70 micron alla fine fornirà statistiche sufficienti per vincolare i modelli.