Le regioni di formazione stellare di Cassiopea sono un'estesa porzione di cielo, ricca di nubi molecolari giganti e di associazioni di stelle blu molto brillanti; il nome deriva dalla costellazione di Cassiopea, nella cui direzione si trovano, se viste dalla Terra. Le strutture galattiche osservabili in questo settore celeste non formano un unico complesso, ma sono in realtà diversi complessi separati da alcune migliaia di anni luce e appaiono sulla nostra linea di vista in successione uno dietro l'altro.
La regione più prossima alla Terra si trova sul margine esterno del Braccio di Orione, il braccio di spirale secondario su cui si trova anche il sistema solare: è composta per lo più da grossi addensamenti di nebulose oscure congiunte col sistema di Cefeo, situate in una posizione molto settentrionale rispetto al piano galattico e osservate per la prima volta da Edwin Hubble.
Le aree maggiormente visibili, nonché molto più estese, si trovano sul Braccio di Perseo, il braccio immediatamente più esterno al nostro, a una distanza di oltre 7000 anni luce; a differenza della precedente, questa regione non ci appare oscurata, poiché giace quasi esattamente sul piano galattico, dove la linea di vista ci appare più sgombra in questa direzione. Qui si trovano alcune estese associazioni OB particolarmente brillanti, alcune delle quali associate ad ammassi aperti ben noti, come M103 e NGC 457, oltre a grandi complessi nebulosi, visibili specialmente sul lato orientale della costellazione e connessi con il celebre Ammasso Doppio di Perseo.
Osservazione
Le regioni di formazione stellare di Cassiopea si trovano in direzione del tratto più settentrionale della Via Lattea, molto in profondità nell'emisfero boreale, nell'omonima costellazione; tuttavia, nonostante le grandi dimensioni, neppure le loro strutture più brillanti sono individuabili ad occhio nudo o con l'ausilio di piccoli strumenti: in questo tratto, infatti, le stelle luminose sono scarse e i campi stellari di fondo sono meno ricchi rispetto ad altre aree del piano galattico; persino la stessa scia luminosa della Via Lattea appare fortemente irregolare e attraversata da grandi bande oscure, a causa della presenza di grossi banchi di polveri oscure che ne schermano la luce retrostante.
Trovandosi a una declinazione molto settentrionale, attorno ai 65°N, la costellazione di Cassiopea (e con essa le sue regioni nebulose) si mostra circumpolare da gran parte dell'emisfero nord; Cassiopea è una delle figure più classiche delle sere autunnali boreali, quando si presenta allo zenit in Canada, Europa settentrionale e Russia. Dall'emisfero australe, invece, la visione è penalizzata e per gran parte delle sue regioni resta sempre al di sotto dell'orizzonte, senza mostrarsi mai.Come si evince da: Una declinazione di 60°N equivale ad una distanza angolare dal polo sud celeste di 30°; il che equivale a dire che a nord del 30°N l'oggetto si presenta circumpolare, mentre a sud del 30°S l'oggetto non sorge mai.
Le regioni di formazione stellare in Cassiopea più vicine a noi si trovano alcuni gradi a nord dell'equatore galattico. Nessun loro oggetto è individuabile senza l'ausilio di un telescopio: infatti si tratta per lo più di addensamenti di nebulose oscure, in cui spicca di tanto in tanto qualche bozzolo luminoso che brilla di riflessione a causa di una o più stelle vicine; le associazioni di stelle giovani sono allo stesso modo oscurate, al punto che il tratto di cielo in cui avrebbero dovuto essere visibili appare come fosse una regione lontana dalla scia chiara della Via Lattea. Diversamente, tutte le regioni stellari del Braccio di Perseo, a oltre 8000 anni luce di distanza, sono perfettamente osservabili anche con un binocolo o un telescopio amatoriale, grazie alla loro posizione sull'equatore galattico, molto meno oscurato: così, la maggior parte degli ammassi aperti visibili in Cassiopea, come il celebre M103, NGC 457 e NGC 663, si trova in questo braccio di spirale, come pure alcune delle nebulose più conosciute del cielo boreale, la Nebulosa Cuore e la Nebulosa Anima, connesse a un'estesa regione di formazione stellare.
Nelle epoche precessionali
A causa del fenomeno conosciuto come precessione degli equinozi, le coordinate celesti di stelle e costellazioni possono variare sensibilmente, a seconda della loro distanza dal polo nord e sud dell'eclittica.
Il tratto di Via Lattea della costellazione di Cassiopea si trova attualmente a circa 0h di ascensione retta, che equivalgono al punto in cui l'eclittica interseca l'equatore celeste (equinozio); l'intersezione delle 18h con l'eclittica corrisponde al solstizio del 22 dicembre, quelle delle 6h col solstizio del 21 giugno.
In questa fase precessionale il complesso di Cassiopea tende ad assumere delle declinazioni sempre più settentrionali.Per determinare ciò è sufficiente analizzare le due coordinate fornite dal SIMBAD per gli equinozi vernali del 1950 e del 2000, per un oggetto qualunque appartenente a questa costellazione. Quando, fra circa 5000 anni, il complesso si troverà alle 6h di ascensione retta, raggiungerà il punto più settentrionale: in quell'occasione, si troverà, come si vede nell'immagine a lato, a pochi gradi dal polo nord celeste, poiché quest'ultimo si troverà in direzione della vicina costellazione di Cefeo.
Ambiente galattico e linea di vista Il tratto di Via Lattea in direzione di Cassiopea mostra evidentissime tracce di oscuramento causate da grandi nubi di polveri, specialmente nel lato più settentrionale; questo sistema di nubi è lo stesso visibile nell'adiacente costellazione di Cefeo, di cui rappresenta il naturale proseguimento verso est. Il sistema nebuloso più vicino a noi in questa direzione, nonché il principale responsabile dell'oscuramento, si trova a poco più di 900 anni luce e la sua estensione reale è di circa 260 anni luce. Questa struttura appare connessa con un altro complesso, appena più distante e più esteso, noto come Nube di Cefeo; al suo interno si trovano alcune sottostrutture, fra cui spicca un ben noto globulo di Bok che porta la sigla di catalogo Sh2-136 (in Cefeo): si tratta di un bozzolo oscuro evidente su uno sfondo debolmente nebuloso, delle dimensioni di circa 2 anni luce e al cui interno si trovano degli oggetti stellari giovani in formazione.
La relazione di questi due oggetti con la Cintura di Gould, ossia la fascia di stelle giganti visibile da Perseo fino al gruppo di costellazioni meridionali facenti parte della Nave Argo, non è stata ancora accertata: sebbene la velocità radiale indichi una relazione con una superbolla in espansione connessa alla Cintura, la sua posizione, piuttosto distaccata rispetto al piano in cui la Cintura giace, farebbe pensare ad una struttura separata e indipendente da essa.
Oltre questo sistema di nubi oscuranti, si estende una regione meno ricca di complessi nebulosi, ma in cui si trova, a sud rispetto alla linea di vista di Cefeo, un'associazione OB piuttosto sparsa, nota come Lacerta OB1; a una distanza di 2600 anni luce (800 parsec) giace una delle nubi molecolari giganti più estese del nostro braccio di spirale: si tratta di una lunga cintura di polveri estesa per migliaia di anni luce in senso trasversale rispetto al braccio, formato dalla Fenditura del Cigno e dell'Aquila, che si connette con un'altra banda oscura, visibile in direzione di Cefeo, le cui propaggini si stirano fino a raggiungere Cassiopea.
Nel bordo più esterno del Braccio di Orione ricadono le aree del complesso di Cassiopea in senso stretto, dominate da un'associazione OB catalogata come Cassiopeia OB14; Gli ammassi aperti più notevoli presenti nella zona sono Cr 463 e ASCC 4, il primo ben osservabile anche con un telescopio amatoriale, mentre il secondo è molto più debole e disperso.
Al di là del Braccio di Orione si estende il Braccio di Perseo, uno dei bracci maggiori della Via Lattea; alcune delle più grandi nebulose, come il complesso Cuore e Anima, e associazioni stellari visibili in Cassiopea appartengono a questo braccio di spirale. In questa regione, ben distante dai complessi nebulosi del nostro braccio di spirale, si trovano alcune fra le associazioni OB più brillanti in assoluto dell'intera Galassia: si tratta di Cassiopeia OB1, Cassiopeia OB2, Cassiopeia OB4, Cassiopeia OB5, Cassiopeia OB7 e soprattutto Cassiopeia OB6.
Struttura
La regione di Cassiopea non presenta una struttura uniforme: infatti le regioni H II visibili in questo settore di volta celeste sono poste, come già visto, a varie distanze; sul nostro braccio di spirale è possibile distinguere due aree principali: la più vicina, che è anche la più ridotta e oscura, alla distanza di 180-600 pc, e la regione retrostante, più ricca ed estesa, posta sul margine esterno del Braccio di Orione, distante 600-800 pc.
La regione cospicua più prossima a noi in questa direzione, se si escludono le piccole nubi entro un raggio di 200 parsec, è quella formata dalla naturale estensione del complesso di Cefeo. La locuzione Cepheus Flare (letteralmente il "Brillamento di Cefeo") fu coniata da Edwin Hubble per indicare l'area di cielo della parte centrale di Cefeo e settentrionale di Cassiopea priva di oggetti extragalattici, estesa dal piano galattico fino a delle regioni ad alte latitudini galattiche in cui il chiarore della Via Lattea ridiventa visibile, indicando dunque la presenza di una grande mole di polveri che oscura la nostra Galassia; la sua estensione è compresa fra i 100° e i 120° di longitudine galattica.
Uno studio sulla distribuzione dell'idrogeno neutro della regione ha rilevato la presenza, a circa 300-500 parsec (circa 1000-1600 anni luce) di due strutture di gas interstellare dinamicamente diverse poste a latitudini galattiche comprese fra +13° e +17°, che si muovono alla velocità di circa 1,5 km/s l'una rispetto all'altra; probabilmente si tratta di regioni in espansione o in collisione. Nella regione è stata inoltre scoperta una vasta area di continuum radio, chiamata poi Anello III (Loop III), centrata alle coordinate galattiche l=124±2°; b=+15±3° ed estesa per ben 65°, che potrebbe essere stata creata da una serie di esplosioni di supernovae; questa struttura a bolla in movimento indica inoltre che il mezzo interstellare è interessato da dinamiche energetiche vigorose: la vasta gamma di movimenti diversi riscontrati potrebbe essere un riflesso dell'azione di diverse onde d'urto.Berkhuijsen, E. M. 1973, A&A, 24, 143
Le regioni poste invece al di là del nostro braccio di spirale sono molto più estese e complesse, nonché molto meno note a causa della loro grande distanza (oltre 7000 anni luce) e dell'oscuramento di alcune delle sue aree; il braccio di spirale a cui appartengono, il Braccio di Perseo, è, assieme al Braccio Scudo-Croce, uno dei due bracci di spirale maggiori della Via Lattea. Le strutture più appariscenti sono di gran lunga le estese associazioni OB, il risultato di intensi fenomeni di formazione stellare ancora in atto, e la stella Ae/Be di Herbig MWC1080, uno degli astri di questa classe maggiormente noti e studiati. Il complesso più notevole di questo braccio in direzione di Cassiopea è quello delle Nebulose Cuore e Anima, note anche come W3/W4/W5, a cui sono legate due massicce e luminose associazioni OB: Cassiopeia OB6 e Perseus OB1.
Regioni prossime al Sole