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Le turbolente nubi del Serpente Cosmico

Creato il 17 settembre 2019 da Media Inaf

Gli ammassi stellari si formano dalla condensazione di nubi molecolari, masse di gas freddo e denso che si trovano in ogni galassia. Le proprietà fisiche di queste nubi, nella nostra e nelle galassie vicine, sono conosciute da molto tempo. Ma possiamo dire che siano le stesse anche in galassie distanti più di 8 miliardi di anni luce?

Per la prima volta, un team internazionale guidato dall’Università di Ginevra (Unige) è stato in grado di rilevare nubi molecolari in un progenitore della Via Lattea, grazie alla risoluzione spaziale senza precedenti raggiunta in un luogo così lontano. Queste osservazioni, pubblicate su Nature Astronomy, mostrano che le nubi lontane hanno una massa, una densità e una turbolenza interna superiori rispetto alle nubi ospitate nelle galassie vicine e che producono molte più stelle. Gli astronomi attribuiscono queste differenze alle condizioni ambientali interstellari delle galassie lontane, che sono troppo estreme per la sopravvivenza delle nubi molecolari tipiche delle galassie vicine.

Le nubi molecolari sono costituite da gas di idrogeno molecolare denso e freddo che ruota a velocità supersoniche, generando fluttuazioni di densità che condensano e formano le stelle. Nelle galassie vicine, come la Via Lattea, una nube molecolare è in grado di generare tra mille e un milione di stelle. Nelle galassie lontane, tuttavia, a più di 8 miliardi di anni luce di distanza, gli astronomi hanno osservato ammassi stellari giganteschi contenenti un numero di stelle fino a 100 volte superiore. Perché c’è questa differenza?

Per rispondere a questa domanda, gli astronomi hanno utilizzato un telescopio naturale – il fenomeno della lente gravitazionale – in combinazione con Alma (Atacama Large Millimeter / Submillimetre Array), un interferometro composto da 50 antenne radio/millimetriche che ricostruiscono all’istante l’intera immagine di una galassia. «Le lenti gravitazionali sono un telescopio naturale che produce un effetto tipo lente d’ingrandimento quando un oggetto massiccio è allineato tra l’osservatore e l’oggetto distante», spiega Miroslava Dessauges, ricercatrice del Dipartimento di Astronomia nella Facoltà di Scienze dell’Unige e primo autore dello studio. «Con questo effetto, alcune parti di galassie distanti si estendono sul cielo e possono essere studiate con una risoluzione senza precedenti pari a 90 anni luce».

Alma, nello stesso tempo, può essere impiegato per misurare il livello di monossido di carbonio, che funge da tracciante per l’idrogeno molecolare gassoso che costituisce le nubi fredde.

Questa risoluzione ha permesso di caratterizzare individualmente le nubi molecolari presenti in una galassia lontana, soprannominata il Serpente Cosmico, posta a 8 miliardi di anni luce di distanza. «È la prima volta che siamo in grado di distinguere nubi molecolari tra loro», afferma Daniel Schaerer, professore presso il Dipartimento di Astronomia dell’Unige.

Gli astronomi sono quindi stati in grado di confrontare la massa, le dimensioni, la densità e la turbolenza interna delle nubi molecolari nelle galassie vicine e lontane. «Si pensava che le nubi molecolari avessero le stesse proprietà in tutte le galassie, sempre», continua il ricercatore «ma le nostre osservazioni hanno dimostrato il contrario».

Queste nuove osservazioni hanno rivelato che le nubi molecolari nelle galassie distanti hanno una massa, una densità e una turbolenza da 10 a 100 volte superiore a quelle nelle galassie più vicine. «Tali valori erano stati misurati solo in nubi ospitate in galassie vicine interagenti, con condizioni interstellari che ricordano quelle di galassie lontane», aggiunge la Dessauges. I ricercatori hanno potuto collegare le differenze nelle proprietà fisiche delle nubi con gli ambienti galattici, che sono più estremi e ostili nelle galassie lontane rispetto a quanto lo siano nelle galassie più vicine. «Una nube molecolare caratteristica di una galassia vicina, verrebbe immediatamente distrutta nel mezzo interstellare di galassie distanti, da qui la sua maggiore densità e turbolenza, a garanzia della sua sopravvivenza ed equilibrio», spiegala ricercatrice. «La massa caratteristica delle nubi molecolari nel Serpente Cosmico sembra essere in perfetto accordo con le previsioni del nostro scenario di frammentazione di dischi galattici turbolenti. Di conseguenza, questo scenario può essere proposto come meccanismo di formazione di enormi nubi molecolari in galassie lontane», aggiunge Lucio Mayer, professore del Centre for Physical and Cosmological Theory all’Università di Zurigo.

Il team internazionale ha anche scoperto che l’efficienza del processo di formazione stellare nella galassia del Serpente Cosmico è particolarmente alta, probabilmente innescata dalla turbolenza interna altamente supersonica delle nubi. «Nelle galassie vicine, una nube molecolare ha circa il 5 percento della sua massa in stelle. Nelle galassie lontane, questo numero sale al 30 percento», osserva Daniel Schaerer.

Gli astronomi ora studieranno altre galassie distanti per confermare i risultati osservativi ottenuti per il Serpente Cosmico. «Spingeremo la risoluzione ancora di più», conclude la Dessauges, «sfruttando le prestazioni uniche dell’interferometro Alma. Parallelamente, dobbiamo comprendere più nel dettaglio la capacità delle nubi molecolari nelle galassie lontane di formare stelle in modo così efficace».

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