GALASSIE NANE SATELLITI/1

I nuovi vicini della Via Lattea

Nove galassie nane si aggiungono alla già numerosa lista delle galassie satelliti che orbitano attorno alla Via Lattea. La scoperta è stata ottenuta da un gruppo di astronomi di Cambridge dopo aver analizzato i dati pubblici della Dark Energy Survey. Si tratta di un risultato significativo, sia per l’astronomia che per la fisica, in quanto questi particolari oggetti rappresentano un banco di prova per verificare l’attendibilità dei modelli che prevedono l’esistenza della materia oscura.

Un gruppo di astronomi dell’Università di Cambridge ha identificato in un solo colpo ben nove galassie nane satelliti della Via Lattea. La scoperta, ottenuta grazie alle osservazioni realizzate dallaDark Energy Survey (DES), potrebbe aiutare gli scienziati a svelare i segreti dell’enigmatica materia oscura, lo “scheletro cosmico” su cui sono “appoggiate” le galassie e gli ammassi.

Questi risultati segnano anche la prima scoperta, in un solo decennio, di un gruppo di galassie nane, piccoli oggetti celesti che orbitano attorno a galassie più grandi, dopo che ne sono state identificate qualche dozzina tra il 2005 e il 2006 nell’emisfero boreale. In questo caso, invece, la scoperta è avvenuta nell’emisfero australe in prossimità della Grande e Piccola Nube di Magellano, le due galassie nane più grandi e più conosciute che fanno parte del nostro sistema galattico. Gli astronomi sono arrivati all’identificazione dei nove oggetti analizzando i dati relativi al primo anno di osservazioni condotte dalla DES.

Per un periodo di cinque anni, la survey DES avrà lo scopo di fotografare una ampia regione del cielo meridionale con dettagli mai raggiunti prima. Lo strumento principale è la cosiddetta Dark Energy Camera (DEC) che, con i suoi 570 megapixel, rappresenta la camera digitale più potente del mondo in grado di catturare la luce emessa da galassie circa 8 miliardi di anni fa. Costruita al Fermilab, la camera digitale si trova ora installata presso il telescopio di 4m Victor M. Blanco situato al Cerro Tololo Inter-American Observatory nelle Ande cilene. Tra gli obiettivi principali della missione DES ricordiamo lo studio di 100.000 ammassi di galassie per determinare la “competizione cosmica” tra gravità ed energia scura; la misura della distanza di circa 4000 supernovae fondamentale per ricavare il tasso dell’espansione cosmica; l’analisi della luce di circa 200 milioni di galassie, distorta dall’effetto della lente gravitazionale, per studiare la distribuzione spaziale della materia oscura e la formazione delle strutture; la creazione di una enorme mappa del cielo relativa alla posizione di 300 milioni di galassie in modo da misurare la storia evolutiva dell’espansione cosmica.

I nuovi oggetti sono almeno un miliardo di volte più deboli della Via Lattea e circa un milione di volte meno massicci. La galassia nana più vicina si trova a circa 95 mila anni luce mentre quella più distante è a più di un milione di anni luce. Secondo gli autori, tre oggetti sono senza alcun dubbio galassie nane mentre gli altri potrebbero essere o galassie nane o ammassi globulari, quest’ultimi sono delle strutture stellari con proprietà osservative simili alle galassie nane che, però, non sono tenute insieme gravitazionalmente dalla materia oscura.

«La scoperta di tante galassie satelliti in una porzione così piccola del cielo è stata davvero una sorpresa», spiega Sergey Koposov dell’Istituto di Astronomia di Cambridge e autore principale dello studio. «Non credevo ai miei occhi». Le galassie nane rappresentano le strutture galattiche più piccole che siamo in grado di osservare, le più deboli delle quali contengono almeno 5000 stelle (per confronto la nostra galassia ne contiene qualche centinaia di miliardi). Il modello cosmologico CDM (Cold Dark Matter) predice l’esistenza di centinaia di galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea ma la loro debole luce e le dimensioni molto piccole le rendono incredibilmente difficili da trovare, anche se stiamo parlando del nostro ambiente cosmico vicino.

«Queste nove galassie satelliti della Via Lattea rappresentano un risultato significativo sia per l’astronomia che per la fisica, anche in termini di materia oscura», dice Alex Drlica-Wagner del Fermilab, uno dei leader dell’analisi dei dati DES. Dato che esse contengono fino al 99% di materia oscura e l’1% di materia visibile, le galassie nane sono gli oggetti ideali per verificare l’attendibilità dei modelli che prevedono l’esistenza di questa misteriosa componente. Infatti, la materia oscura, che costituisce il 25% del contenuto materia-energia dell’Universo, è invisibile e perciò la sua presenza può essere rivelata tramite i suoi effetti gravitazionali.

«Le galassie nane satelliti sono l’ultima frontiera per verificare le nostre teorie sulla materia oscura», aggiunge Vasily Belokurov dell’Istituto di Astronomia di Cambridge e co-autore dello studio. «Abbiamo bisogno di trovarle per determinare se il nostro quadro teorico abbia una sua validità. Trovare un gruppo così numeroso di galassie satelliti vicine alle Nubi di Magellano è stato sorprendente e dato che le precedenti survey del cielo australe erano scarse, certamente non ci aspettavamo di imbatterci su un tale ‘tesoro’».

Il “gioiello galattico” più vicino, che si trova a 97 mila anni luce nella costellazione del Reticolo, circa a metà strada dalle Nubi di Magellano, sta per essere disgregato a causa delle intense forze di marea che vengono esercitate dalla Via Lattea. L’oggetto più distante e più luminoso, situato a 1,2 milioni di anni luce nella costellazione di Eridano, si trova proprio ai margini della nostra galassia e sta per essere attratto dalla sua gravità. Secondo i ricercatori, l’oggetto sembra avere un piccolo ammasso globulare il che renderebbe la galassia come la più debole in assoluto e tale da possederne uno.

«Questi risultati sono molto intriganti. Forse, una volta questi oggetti erano delle galassie satelliti delle Nubi di Magellano e poi sono state scagliate fuori dall’interazione gravitazionale con la Piccola e la Grande Nube di Magellano. Può darsi che erano parte di un gruppo più numeroso di galassie che, insieme alle Nubi di Magellano, si trovano ora in una fase in cui stanno per essere attratte dalla Via Lattea», conclude Wyn Evans sempre dell’Istituto di Astronomia di Cambridge e co-autore della ricerca.


arXiv: Beasts of the Southern Wild. Discovery of a large number of Ultra Faint satellites in the vicinity of the Magellanic Clouds

UNA NUOVA SURVEY DELLA NEBULOSA DELLA CARENA

Carina Nebula in dettaglio

Questa nebulosa contiene più di 70 stelle di tipo O, ciascuna con una massa compresa tra 15 e 150 volte quella della nostra stella madre. E proprio da queste stelle parte un vento distruttivo che “modella” queste bellissime colonne di materiale rivelando altre stelle in via di formazione, anche planetaria

In questo collage, ogni immagine in bianco e nero corrisponde all'immagine colorata al di sopra. Nei riquadri in bianco e nero, il nero corrisponde all'idrogeno atomico e il nero all'idrogeno molecolare. Nelle immagini a colore, il rosso indica l'idrogeno molecolare, il verde mostra dove l'idrogeno è stato ionizzato e il blu corrisponde a elevate del gas associato alla ionizzazione vicino massicce stelle di tipo O. Crediti: P. Hartigan/Rice University

Un gruppo di ricercatori della Rice University sta conducendo una nuova survey su una delle regioni di formazione stellare più attive del nostro vicinato galattico, la Nebulosa della Carena (7500 anni luce da noi), per comprendere meglio i processi che possono aver contribuito alla formazione del Sole 4,57 miliardi di anni fa. Questa nebulosa, che si trova nella parte australe della nostra Via Lattea, ha dimensioni che superano i 100 anni luce ed è anche visibile a occhio nudo (soprattutto dall’emisfero australe della Terra) perché è molto luminosa.

Oltre a migliaia di stelle dalla massa simile al Sole, questa nebulosa contiene più di 70 stelle di tipo O, ciascuna con una massa compresa tra 15 e 150 volte quella della nostra stella madre. La stelle massicce di tipo O bruciano molto velocemente e muoiono giovani, in genere non vanno oltre i 10 milioni di anni. E sono fondamentali nel loro ambiente, perché bruciando così in fretta rilasciano nel “vicinato” polvere e gas stellare vitale per altre stelle meno massicce simili al Sole che così possono (o potrebbero) formare un disco protoplanetario.

«La maggior parte delle stelle si forma in nubi molecolari giganti, dove la densità della materia è sufficiente affinché gli atomi di idrogeno si accoppino e formino molecole H2», ha detto Patrick Hartigan, professore di fisica e astronomia alla Rice University e primo autore dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal. «La Nebulosa della Carena è il  luogo ideale per osservare come questo accade perché ci sono decine di esempi di stelle in via formazione in vari stadi di sviluppo».

Nello studio Hartigan ha anche specificato che le stelle di tipo O hanno una profonda influenza sulle nubi molecolari da cui provengono. «La radiazione ultravioletta proveniente da queste stelle calde e massicce ionizza l’idrogeno molecolare e quando la radiazione comincia a spazzare via la nube molecolare, le stelle di tipo O scolpiscono pilastri di polvere e gas liberando lo spazio attorno alle stelle più piccole che esistono nelle vicinanze», ha detto. Proprio come i famosi Pilastri della creazione fotografati dal telescopio spaziale Hubble.

Quindi, mentre vengono a crearsi queste bellissime figure, che si possono vedere anche nell’immagine qui sopra, la nube molecolare viene letteralmente fatta a pezzi, distrutta dai venti radioattivi per far spazio alle stelle che nasconde. Molto spesso una giovane stella con un disco protoplanetario è presente al vertice di un pilastro o all’interno di un globulo che si è staccato dalla nube molecolare. L’intero processo di evaporazione dura circa un milione di anni e gli astronomi credono che sia un aspetto essenziale per la creazione di sistemi solari come il nostro. E la Nebulosa della Carena mostra differenti stadi di questo complesso e lungo processo.

«C’è grande varietà di stelle nella nebulosa, in parte perché è così grande», ha detto Hartigan. «Si estende più di un grado su un lato, il che significa che copre una porzione di cielo più grande di quattro lune piene messe insieme. Inoltre, Carena è abbastanza giovane da contenere una grande quantità di stelle in via di formazione. Ma è anche abbastanza vecchia visto che la maggior parte delle stelle massicce hanno spazzato via molto del materiale per rivelare una vertiginosa serie di globuli e pilastri».

Per osservare e fotografare l’intera area coperta dalla nebulosa, il gruppo coordinato da Hartigan ha utilizzato l‘Extremely Wide-Field Infrared Imager e la Mosaic Camera montati sul Blanco Telescope ( Cerro Tololo in Cile) del National Optical Astronomy Observatory. Entrambe le camere (una che opera nel vicino infrarosso e l’altra) hanno usato rivelatori di grande formato per ottenere scatti ad alta risoluzione di vaste porzioni di cielo. Guardando a queste lunghezze d’onda separatamente e nell’insieme, Hartigan e i suoi colleghi sono stati in grado di penetrare la polvere di Carena studiando nello specifico i pilastri e le stelle di tipo O.

Hartigan ha aggiunto che sono stati osservati «due cluster di stelle in cui questi pilastri sono stati scavati dall’interno» dai venti radioattivi «provenienti da stelle appena formate all’interno dei pilastri stessi. Sembra proprio che le stelle all’interno dell’agglomerato esistessero ancor prima che le stelle di tipo O distruggessero la nube molecolare».

Hartigan ha detto che le nuove immagini rivelano dettagli sulla fisica di base della regione mai visti prima: «Le nostre immagini sono più nitide e guardano più nel profondo di quelli precedenti».

Per saperne di più:

CLICCA QUI per leggere lo studio pubblicato su The Astrophysical Journal: “A survey of irradiated pillars, globules, and jets in the Carina Nebula”, di P. Hartigan, M. Reiter, N. Smith e J. Bally

GALASSIE NANE SATELLITI/2

Eccesso di radiazioni gamma

Reticulum 2 si attesta come una delle galassie nane più vicine mai osservate. Utilizzando i dati pubblici ottenuti con il telescopio a raggi gamma Fermi della NASA, Geringer-Sameth e Matthew Walker della Carnegie Mellon e Savvas Koushiappas della Brown hanno messo in evidenza un eccesso di emissione gamma proveniente dalla direzione della galassia

La scoperta recente di una galassia nana in orbita attorno alla nostra Galassia ci ha offerto una sorpresa: stando ai risultati degli scienziati delle università Carnegie Mellon, Brown e Cambridgesembra emettere raggi gamma. La fonte precisa di questa emissione ad alte energie non è chiara al momento, ma potrebbe trattarsi di un segnale proveniente dalla materia oscura nascosta al centro della galassia.

«Se puntiamo verso questa galassia nana, vediamo qualcosa che sta emettendo raggi gamma», ha detto Alex Geringer-Sameth, ricercatore post-doc presso il dipartimento di Fisica della Carnegie Mellon University e autore principale dell’articolo. «Non esiste alcuna spiegazione convenzionale a questo tipo di emissione, perciò pensiamo che potrebbe trattarsi di un segnale proveniente dalla materia oscura contenuta nella galassia».

La galassia nana Reticulum 2 osservata nei raggi gamma. Le zone più brillanti corrispondono ad un'emissione ad alte energie più intensa. Crediti: NASA/DOE/Fermi-LAT Collaboration/Geringer-Sameth & Walker/Carnegie Mellon University/Koushiappas/Brown University

La galassia nana, chiamata Reticulum 2, è stata scoperta nelle ultime settimane grazie ai dati della Dark Energy Survey, un esperimento che si propone di mappare il cielo australe per comprendere meglio l’espansione dell’universo. Ad una distanza di circa 98.000 anni luce dalla Terra, Reticulum 2 si attesta come una delle galassie nane più vicine mai osservate. Utilizzando i dati pubblici ottenuti con il telescopio a raggi gamma Fermidella NASA, Geringer-Sameth e Matthew Walker della Carnegie Mellon e Savvas Koushiappas della Brown hanno messo in evidenza un eccesso di emissione gamma proveniente dalla direzione della galassia.

«Per chi cerca segnali provenienti dalla materia oscura, l’emissione gamma da parte di una galassia nana è sempre stata considerata un’indicazione molto forte», ha dichiarato Koushiappas. «A quanto pare stiamo rilevando questo segnale per la prima volta».

I ricercatori hanno inviato l’articolo alla rivista Physical Review Letters per una revisione, e sottolineano che, sebbene i risultati preliminari siano entusiasmanti, c’è ancora molto lavoro da fare prima di poter confermare l’origine di questa emissione e la sua correlazione con la materia oscura presente nella galassia.

Nessuno sa di preciso cosa sia la materia oscura, ma si pensa che rappresenti circa l’80% di materia contenuta nell’universo. Gli scienziati sanno che la materia oscura esiste, perché esercita effetti gravitazionali sulla materia visibile, permettendo di spiegare il moto delle galassie e degli ammassi di galassie, così come le fluttuazioni nella radiazione cosmica di fondo.

«L’osservazione indiretta della materia oscura attraverso i suoi effetti gravitazionali ci dice molto poco circa il comportamento delle particelle di cui è composta», ha detto Matthew Walker. «Ma se questi dati venissero confermati potremmo avere una rilevazione non-gravitazionale che mostra un comportamento particellare della materia oscura: una specie di santo graal».

Una delle teorie più accreditate suggerisce che le particelle di materia oscura siano WIMPs – Weakly Interacting Massive Particles (letteralmente “particelle massicce debolmente interagenti”). Quando le coppie di WIMP si incontrano, si annichilano emettendo raggi gamma di alta energia. Se questo è vero, allora dovremmo osservare un sacco di raggi gamma provenienti da luoghi in cui ci aspettiamo che le WIMP siano abbondanti, come i nuclei densi delle galassie. Il problema è che le radiazioni ad alta energia vengono emesse anche da molte altre fonti, tra cui i buchi neri e le pulsar. Questo rende difficile distinguere un segnale di materia oscura dal rumore di fondo.

Ecco perché le galassie nane sono importanti per la caccia alla particella di materia oscura. Le galassie nane sono considerate prive di altre fonti di raggi gamma, così che l’osservazione di un flusso di gamma da una galassia nana sarebbe un’indicazione molto forte della presenza di materia oscura. «Sono fondamentalmente sistemi molto puliti e tranquilli», ha detto Koushiappas.

Gli scienziati hanno cercato l’emissione di raggi gamma da galassie nane per parecchi anni utilizzando il telescopio a raggi gamma Fermi della NASA. Non è mai stato osservato un segnale convincente fino ad ora.

Negli ultimi anni Geringer-Sameth, Koushiappas e Walker hanno sviluppato una tecnica di analisi che cerca segnali deboli nei dati di raggi gamma, segnali che potrebbero essere dovuti all’annichilazione di materia oscura. Con la scoperta di Reticulum 2, Geringer-Sameth ha rivolto la sua attenzione a quella parte del cielo, analizzando tutti i raggi gamma provenienti dalla direzione della galassia nana nonché quelli provenienti da zone adiacenti del cielo per ottenere il segnale di fondo da sottrarre.

«Nella direzione di questa galassia sembrava esserci un eccesso di raggi gamma, superiore a quello che ci si aspetta da normali processi in background», ha detto Geringer-Sameth. «Considerando i modi in cui riteniamo che i raggi gamma vengano prodotti, non sembra che altri processi siano in grado di spiegare questo segnale». Ulteriori studi delle caratteristiche di questa galassia nana potrebbero rivelare le fonti nascoste di questi raggi gamma, ma i ricercatori sono cautamente ottimisti. «Il fatto che ci siano i raggi gamma e un addensamento di materia oscura nella stessa direzione rende queste osservazioni molto interessanti», ha detto Walker.

UN’IMMAGINE RADIO IN ‘COLORI VERI’

Istantanea dello scontro intergalattico

Ottenuta al Very Larg Array in New Mexico la migliore immagine radio in “colori veri” dell’ammasso di galassie Abell 2256, nelle cui viscere divampano una varietà di strani fenomeni dovute alle immense lotte gravitazionali in atto tra gruppi di galassie. Il commento di Daniele Dallacasa dell’Università di Bologna e associato INAF

Un gruppo di radioastronomi statunitensi, guidati da Frazer Owen del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), ha ottenuto la migliore immagine radio in “colori veri” di Abell 2256, un’affascinante regione del cosmo da lungo tempo studiata per le sue particolari caratteristiche, doveammassi di centinaia di galassie si stanno scontrando fra di loro, dando vita a una pirotecnica varietà di fenomeni visibili soltanto alle lunghezze d’onda radio.

Abell 2256, in un immagine radio a "colori veri" realizzata con il VLA. Crediti: Owen et al., NRAO/AUI/NSF

I ricercatori hanno utilizzato le capacità recentemente migliorate del Karl G. Jansky Very Large Array(VLA), l’osservatorio radio in New Mexico costituito da 27 parabole a configurazione variabile, divenuto famoso anni fa grazie al film Contact. Il VLA possiede ora una maggiore sensibilità e permette una migliore campionatura delle frequenze, restituendo quella che i radioastronomi definisconoun’immagine radio in “colori veri”. Il che significa vedere quella regione di cielo come apparirebbe se i nostri occhi fossero sensibili all’intero spettro delle onde radio anziché alla luce visibile. In questa immagine di Abell 2256, in via di pubblicazione su Astrophysical Journal, il colore rosso corrisponde alle zone dove predominano le onde radio più lunghe, mentre il blu mostra dove è stata rilevata emissione principalmente in onde radio più corte.

Abell 2256 si trova a circa 800 milioni di anni luce dalla Terra e si estende per qualcosa come 4 milioni di anni luce; per avere un termine di paragone, l’area dell’immagine è pressappoco grande quanto quella occupata in cielo dalla Luna piena. Bella come un quadro astratto per i profani, agli occhi degli scienziati l’immagine mostra con una chiarezza mai raggiunta prima una serie di curiosi oggetti, pennellati dallo scontro di gruppi di galassie, la cui esatta natura rimane in parte misteriosa. “L’immagine rivela dettagli dell’interazione tra due ammassi che si stanno fondendo e suggerisce che durante tale scontro entrino in gioco processi fisici non ancora presi in considerazione”, ha detto Owen.

Sono fenomeni a cui gli scienziati hanno dato dei nomignoli come “grande relitto”, “alone”, “coda lunga” e che, in buona sostanza, rappresentano i luoghi e i processi dove delle particelle vengono accelerate, oppure “sedimentano” e perdono energia. «Quello che campeggia come emissione diffusa», spiega Daniele Dallacasa dell’Università di Bologna e associato INAF, «è il relitto, che rappresenta la superficie dell’onda d’urto generata dalla collisione di due ammassi di galassie. La striscia sottile è la coda di una radiogalassia che si muove velocissima, dove i colori misurano l’età radiativa degli elettroni: blu per quelli giovani e rosso per gli anziani. Al di sotto del grande relitto è stata rilevata un’altra regione a emissione diffusa di più bassa brillanza superficiale, detta alone, caratteristica di ammassi in fase di major merging, che non è però visibile alla frequenza e risoluzione usata per questa immagine».

Referenze:

Su arXiv l’articolo Wideband VLA Observations of Abell 2256 I: Continuum, Rotation Measure and Spectral Imaging, di Frazer Owen, Lawrence Rudnick, Jean Eilek, Urvashi Rau, Sanjay Bhatnagar, Leonid Kogan

A 4.000 ANNI LUCE DALLA TERRA

Uno scrigno pieno di nuove stelle

Al centro di questa nuova immagine del VST (telescopio interamente progettato e realizzato in Italia da INAF e da industrie nazionali) si stagliano l’ammasso stellare aperto NGC 6193 e la Nebulosa Rim o NGC 6188, visibile a destra dell’ammasso

Questa immagine, presa con lo strumento OmegaCAM installato sul VST (VLT survey telescope) all'Osservatorio del Paranal, mostra una sezione dell'associazione stellare OB1 dell'Altare. Nel centro dell'immagine si vede il giovane ammasso aperto NGC 6193, mentre sulla destra la nebulosa a emissione NGC 6188, illluminata dalla radiazione ionizzante emessa dalle vicine stelle brillanti. Crediti: ESO

Ecco una nuova e sensazionale immagine scattata dal VST (telescopio per survey del VLT)all’Osservatorio dell’ESO al Paranal in Cile, ed è la veduta finora più dettagliata di questa parte di cielo. Si tratta di un paesaggio stellare nella costellazione meridionale dell’Altare che custodisce, come un tesoro, ammassi stellari, nebulose a emissione e regioni di formazione stellare attiva. La zona di cielo si trova a circa 4.000 anni luce dalla Terra.

Al centro dell’immagine si vede l’ammasso stellare aperto NGC 6193, che contiene una trentina di stelle brillanti e forma il cuore dell’associazione OB1 dell’Altare. Le due stelle più brillanti sono giganti molto calde. Insieme, costituiscono la fonte principale di illuminazione della vicina nebulosa a emissione, la Nebulosa Rim (bordo, in inglese) o NGC 6188, visibile a destra dell’ammasso. Un’associazione stellare è un grande gruppo di stelle legate debolmente che non si sono ancora del tutto allontanate dal luogo di formazione iniziale. Le associazioni di tipo OB sono composte per la maggior parte da stelle molto giovani bianco-blu, circa 100.000 volte più luminose e 10 – 50 volte più massicce del Sole.

La Nebulosa Rim è il muro di nubi scure e luminose che marca il confine tra una regione di formazione stellare attiva all’interno della nube molecolare, nota come RCW 108, e il resto dell’associazione. Questa nebulosa ha anche un’altra modesta fama tra gli astronomi, poiché una sua precedente immagine è stata usata come copertina del DVD che conteneva la raccolta di software astronomico dell’ESO: Scisoft, la cui versione più recente è stata distribuita qualche settimana fa. Viene perciò anche chiamata la Nebulosa Scisoft.

L’area intorno a RCW 108 è composta per la maggior parte da idrogeno – l’ingrediente primario della formazione stellare. Queste zone sono conosciute anche come regioni H II. La radiazione ultravioletta e i venti stellari intensi dalle stelle di NGC 6193 sembrano condurre una nuova generazione di formazione stellare nelle nubi circostanti di gas e polveri. Quando i frammenti della nube collassano si scaldano e alla fine formano nuove stelle. Mano a mano che la nube crea nuove stelle, viene anche erosa dai venti e della radiazione emessa dalle stelle delle precedenti generazioni e da violente esplosioni di supernova. In questo modo le regioni H II tendono ad avere una durata di soli pochi milioni di anni. La formazione stellare è un processo molto inefficiente: circa il 10 % del materiale disponibile contribuisce al processo, mentre il resto viene soffiato via nello spazio.

Alcuni segnali indicano che la Nebulosa Rim potrebbe essere nella fase iniziale di “formazione di pilastri” e in futuro potrebbe assomigliare ad altre famose zone di formazione stellare, come per esempio la Nebulosa Aquila (Messier 16, che contiene i famosi “Pilastri della Creazione“) e la Nebulosa Cono (parte di NGC 2264). Di recente su Media INAF abbiamo parlato anche della Nebulosa della Carena che presenta queste strutture.

Questa immagine spettacolare è stata creata a partire da più di 500 singole fotografie prese in quattro diversi filtri di colore con il VST (VLT Survey Telescope). Il tempo totale di esposizione è stato di più di 56 ore. Il VST è un telescopio da 2.6 metri di diametro e 1 grado quadrato di campo, dotato di ottica attiva ed esclusivamente dedicato alle survey nel visibile, ancora oggi il più grande esistente nella sua categoria. VST, interamente progettato e realizzato in Italia da INAF e da industrie italiane, è il risultato di una joint venture tra l’ESO e l’INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte a Napoli, che ha prodotto il telescopio con l’assistenza dell’INAF e la collaborazione degli osservatori di Padova e Arcetri.

Per saperne di più:

Leggi QUI il comunicato stampa

FENOMENO INSOLITO NELLA VIA LATTEA

I dischi che hanno visto l’inferno

Sarebbero dovuti essere spazzati via da tempo immemore e invece sono ancora lì, a resistere stoicamente contro condizioni terribili e temperature infernali: sono oltre venti dischi di polvere e gas, e si trovano al centro della Via Lattea. Lo studio su Astronomy & Astrophysics

Crediti: HST / Spitzer / NASA / ESA / D.Q. Wang (UMass) / JPL / S. Stolovy (Spitzer Science Center).

Un team di ricerca guidato dagli astronomi dell’università di Bonn ha messo gli occhi su quello che sembra essere un fatto davvero eccezionale. Teatro della scoperta: il cuore della galassia che abitiamo. Protagonisti una ventina di dischi di polvere e gas in rotazione attorno a stelle particolarmente grandi e calde. Il semplice fatto che in presenza di un campo di radiazione ultravioletta di questa portata esista e resista un agglomerato di polveri e gas è un fatto unico. Se poi il fenomeno si ripresenta in una ventina di situazioni analoghe è naturale che gli scienziati ne restino sbalorditi.

I ricercatori dell’Università di Bonn stanno infatti cercando di formulare ipotesi utili a spiegare come dischi con queste caratteristiche possano resistere all’evaporazione in queste condizioni estreme. I primi risultati sono stati pubblicati su Astronomy & Astrophysics.

Il centro della Via Lattea è un vivaio di stelle: nel suo cuore si sono formate più stelle che in qualsiasi altro angolo remoto nella Galassia. Gli ammassi stellari oggetto dello studio hanno a malapena qualche milione di anni e contengono stelle cento volte più massicce del nostro Sole. «Ci saremmo aspettati che la spaventosa energia emessa da queste bestie giganti avrebbe fatto evaporare il materiale intorno a loro in meno di un milione di anni, e invece ecco qui oltre venti dischi di polveri e gas per ciascuno dei cluster presi in analisi», ammette Andrea Stolte del Argelander Institute for Astronomy dell’Università di Bonn.

Insieme al Max-Planck-Institute for Astronomy, l’Astronomical Calculation Institute dell’Università di Heidelberg e con l’aiuto dei gruppi di ricerca di Los Angeles, Honolulu, Dearborn e Baltimora, Stolte e colleghi hanno fra le mani uno studio che, almeno in apparenza, sembra rimettere in discussione le teorie accreditate circa la sopravvivenza di questi dischi all’interno dei bollenti vivai stellari della Via Lattea.

Come possano polveri e gas resistere al fuoco infernale delle stelle vicine è sconcertante. Gli astronomi stanno valutando due possibilità: o gas e dischi di polvere mostrano una resistenza che non ha precedenti al loro ambiente ostile, o deve esistere un meccanismo ancora non evidente che li ricarica continuamente. E una soluzione potrebbe nascondersi nelle stelle binarie: la compagna più grande potrebbe insomma fornire combustibile alla gemella più piccola e rifornire di materiale il disco quanto basta per compensarne le perdite evaporate a causa dalla fortissima radiazione ultravioletta che circonda la coppia.

Qualunque sia lo scenario, queste osservazioni aprono la porta ad un’idea altrettanto estrema ma non del tutto impossibile: se dischi densi di gas e polvere sono in grado di sopravvivere per lunghi periodi di tempo in questo ambiente ostile, allora anche lì potrebbero persino esserci le condizioni per la formazione di pianeti.

STELLE DI NEUTRONI BINARIE PER VIRGO E LIGO

La caccia alle onde gravitazionali

Un gruppo di astrofisici ha sviluppato una tecnica che utilizza le onde gravitazionali per misurare le distanze cosmologiche e di conseguenza il tasso di espansione dell’Universo. La ricerca sulla rivista Physical Review X

L'immagine illustra due sequenze relative alla simulazione del merging di due stelle di neutroni di massa eguale. Courtesy: L.Rezzolla/AEI,ZIB,LSU

La teoria della relatività generale afferma che se un corpo dotato di una certa massa viene accelerato, ha una perdita di energia sotto forma di onde gravitazionali, cioè ondulazioni dello spaziotempo stesso che si propagano alla velocità della luce. Le onde gravitazionali non sono state ancora rivelate direttamente poiché il segnale si indebolisce notevolmente prima di arrivare sugli strumenti a Terra.

Nonostante ciò, esistono alcuni rivelatori estremamente sensibili, come l’americano LIGO e il progetto franco-italo-olandese Virgo, che potrebbero essere in grado di rivelare direttamente, e per la prima volta, il segnale associato alla propagazione delle onde gravitazionali. Tra le sorgenti celesti monitorate da LIGO e Virgo, quelle più interessanti sono i sistemi stellari binari contenenti due stelle di neutroni. Man mano che le stelle orbitano l’una attorno all’altra, esse perdono energia nel corso di centinaia di milioni di anni, con conseguente emissione di onde gravitazionali.

Il risultato finale di questa perdita di energia causa il progressivo spiraleggiamento del sistema binario (cioè la separazione tra le stelle diminuisce gradualmente mentre queste orbitano) e termina con la loro “fusione” (merging), dando luogo alla formazione di una stella di neutroni ipermassiccia. Quest’ultima è destinata a collassare creando un buco nero che ruota rapidamente e circondato da un toro di accrescimento che molto probabilmente è la sorgente di un’enorme emissione di energia, ossia un “lampo gamma corto” (short gamma-ray burt). Gli scienziati ritengono che LIGO e Virgo potrebbero rivelare il segnale associato all’emissione delle onde gravitazionali relativo agli ultimi 15 minuti mentre esse si muovono velocemente a spirale verso il merger finale.

Già nel 1986, il fisico Bernard Schutz, suggerì che il processo di merging di un sistema binario di buchi neri poteva essere utilizzato per misurare accuratamente le enormi distanze cosmologiche a cui si trovano le galassie. Il problema con questa idea è che la massa del sistema binario non è la “massa reale”, ma è quella modificata dal redshift cosmologico, che indica quanto una sorgente celeste si sta allontanando rapidamente da noi in seguito all’espansione globale dell’universo. Ne consegue che se si volesse conoscere la massa reale del sistema è necessario conoscere anche il suo redshift, cioè quello della galassia contente la sorgente. Questo è ovviamente possibile ma richiede che si possa assistere al merger sia attraverso l’emissione di onde gravitazionali che di onde elettromagnetiche. In altre parole, fino ad ora si pensava che l’osservazione delle sole onde gravitazionali non avrebbe permesso di determinare la massa reale e quindi il redshift.

«Considerando un sistema binario di stelle di neutroni abbiamo dimostrato che il segnale associato all’emissione delle onde gravitazionali contiene più informazioni di quanto si pensasse in passato»,spiega a Media INAF Luciano Rezzolla, esperto di astrofisica relativista, Chair of Theoretical Astrophysics, presso l’Institute of Theoretical Physics di Francoforte, in Germania, e co-autore dell’articolo. «In particolare, è emerso che è possibile conoscere il redshift della sorgente anche senza doverlo misurare dall’emissione elettromagnetica della galassia contenente il sistema binario. La ragione per cui ciò è possibile è che la massa del sistema, che inevitabilmente è corretta dal redshift cosmologico, può essere comunque ricavata analizzando le proprietà spettrali dell’emissione gravitazionale dopo che il sistema ha fatto il merger». gravitational-waves

Nel loro articolo, i ricercatori dichiarano di aver mostrato come la misura di alcune frequenze caratteristiche, prima e dopo il merger, combinata con i valori veri noti a priori dalle simulazioni numeriche, fa sì che sia possibile derivare direttamente il redshift dalle osservazioni delle onde gravitazionali. «In altre parole, se in aggiunta alle onde gravitazionali emesse durante l’inspiraleggiamento si considerano anche quelle emesse dalla stella ipermassiccia prodotta dalla fusione, è possibile dedurre la massa reale del sistema. Questo è possibile perché la stella ipermassiccia vibra violentemente a frequenze che possono essere calcolate tramite simulazioni numeriche, fornendo in questo modo l’informazione mancante. Se si conosce la massa reale del sistema, il suo redshift può essere calcolato molto banalmente dalla massa osservata, senza ricorrere alle osservazioni elettromagnetiche».

Dunque, per la prima volta, gli autori hanno dimostrato che esiste una applicazione cosmologica per il segnale associato al prodotto finale del processo di merging e che le misure del redshift possono essere ricavate dal segnale associato al merger di due stelle di neutroni. «I nostri risultati – conclude Rezzolla – suggeriscono che nel caso di sistemi binari di stelle di neutroni è possibile eliminare la cosidetta degenerazione massa-redshift. Quindi, il vantaggio è che si possono usare anche le stelle di neutroni in sistemi binari per effettuare delle misure cosmologiche, cioè in termini di redshift gravitazionale, e che le onde gravitazionali forniscono tutta l’informazione necessaria».

Il passo successivo sarà ora quello di realizzare tutta una serie di simulazioni numeriche molto sofisticate per ottenere informazioni ancora più dettagliate sul processo di merging di due stelle di neutroni. Infatti, uno dei problemi ancora aperti riguarda, ad esempio, la struttura interna delle stelle di neutroni che è di fondamentale importanza per dedurre il redshift dall’osservazione delle onde gravitazionali.

Physical Review X: Source Redshifts from Gravitational-Wave Observations of Binary Neutron Star Mergers