ALMA, ECCO I PRIMI RISULTATI IN BANDA 10

Acqua pesante e zucchero a 4300 anni luce

La giornata eccezionalmente secca e tersa del 5 aprile 2018 ha permesso al telescopio di Alma di operare al limite delle frequenze sub-millimetriche, praticamente già nell’infrarosso, scoprendo getti di vapore emanati da una protostella, assieme a un sorprendente assortimento di molecole tra cui spicca la glicolaldeide, una forma semplice di zucchero

Alcune delle 66 antenne del telescopio Alma, ciascuna equipaggiata con una varietà di ricevitori che consentono di osservare il cosmo in un vasto intervallo di lunghezze d’onda nelle bande millimetriche e submillimetriche. Crediti: P. Horálek/Eso

Il telescopio Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), collocato a 5mila metri di altitudine nel deserto di Atacama, in Cile, è composto da 66 antenne di alta precisione, disseminate a distanze che raggiungono i 16 chilometri.

La schiera di parabole rileva la radiazione proveniente da alcuni degli oggetti più freddi dell’universo, che emettono una “luce” a lunghezze d’onda comprese tra qualche decimo di millimetro e alcuni millimetri, fra la luce infrarossa e le onde radio nello spettro elettromagnetico.

Sostanzialmente, Alma vede molecole: un compito nel quale non ha rivali. Come dimostra un nuovo studio in via di pubblicazione su Astrophysical Journal Letters per il quale i ricercatori hanno spinto Alma ai propri limiti operativi, osservando con successo nella cosiddetta Banda 10, ovvero alle lunghezze d’onda tra 0.3 e 0.4 mm, corrispondenti all’intervallo di frequenza tra 787 e 950 GHz, le più alte che Alma riesce a rilevare. Il problema con questa specifica banda di frequenze, che viene considerata anche un “infrarosso lungo”, è che l’atmosfera non è trasparente, contrariamente a quanto succede con onde radio più lunghe.

Ma il 5 aprile 2018 c’erano condizioni talmente ideali sull’altopiano di Chajnantor, dov’è dispiegato Alma, che il gruppo di ricercatori guidato da Brett McGuire, un chimico del National Radio Astronomy Observatory (Nrao) statunitense, ha deciso di sondare la curiosa regione di formazione stellare Ngc 6334I, situata circa 4300 anni luce dalla Terra della Nebulosa Zampa di Gatto, proprio con i ricevitori in Banda 10, producendo due risultati sorprendenti.

Immagine ottenuta da Alma in Banda 10 dell’acqua pesante che fluisce da Ngc 6334I. Crediti: Alma; Nrao/Aui/Nsf, B. Saxton

Il primo risultato – in assoluto uno dei più impegnativi per questo telescopio –  è stata l’osservazione diretta dei getti di vapore d’acqua che fluisce da una o più delle svariate protostelle massicce presenti nella regione. Alma è stato in grado di rilevare la luce in lunghezze d’onda sub-millimetriche naturalmente emessa da acqua pesante, ovvero molecole di acqua costituite da atomi di ossigeno, idrogeno e deuterio.

«Normalmente, non saremmo in grado di vedere direttamente questo particolare segnale da terra», spiega Crystal Brogan, astronomo presso Nrao e co-autore del nuovo studio. «L’atmosfera terrestre, anche in posti molto aridi, contiene ancora abbastanza vapore acqueo da sopraffare completamente questo segnale, da qualsiasi origine cosmica esso giunga. Abbiamo appurato che in condizioni eccezionalmente favorevoli, tuttavia, Alma riesce a rilevare il segnale. Si tratta di qualcosa che non può fare nessun altro telescopio sulla Terra».

Il secondo risultato riguarda la capacità di Alma di agire in tutte le bande da sensore chimico, rilevando la presenza di sostanze chimiche in base alle loro impronte spettrali caratteristiche, sia per molecole semplici, come l’acqua pesante appunto, che per molecole più complesse. Queste ultime, essendo più calde, producono righe spettrali più deboli a frequenze più basse.

Utilizzando la Banda 10, i ricercatori sono stati in grado di osservare una regione dello spettro che è risultata straordinariamente ricca di impronte molecolari, dieci volte di più di quanto ottenuto dalla migliore osservazione spaziale della stessa zona, effettuata con il satellite Herschel dell’Esa.

La parte superiore di questo grafico mostra in azzurro le righe spettrali che Alma ha rilevato in una regione di formazione stellare della Nebulosa Zampa di Gatto. La parte inferiore grigia (invertita specularmente per chiarezza) mostra invece lo spettro ottenuto dall’osservatorio spaziale Herschel. Due righe molecolari sono etichettate per riferimento. Crediti: Nrao/Aui/Nsf, B. McGuire et al.

Tra gli elementi rilevati spicca la glicolaldeide, una forma semplice di zucchero, rintracciato vicino a una stella simile al Sole per la prima volta proprio da Alma nel 2012. Averlo trovato nei pressi di una protostella conferma che gli elementi da cui possono prendere origine gli aminoacidi – costituenti della vita – si trovano a disposizione della formazione planetaria.

Alma è progettato per poter lavorare in 10 bande, e ciascuna delle sue antenne dispone di un arsenale di ricevitori specifici per ogni banda, secondo la tabella seguente:

Crediti: Eso

La strumentazione in Banda 1 è in fase di costruzione, mentre allo sviluppo dei ricevitori in Banda 2 partecipa anche l’Istituto nazionale di astrofisica, come spiegato in questo video che abbiamo realizzato nei mesi scorsi:

Per saperne di più:

  • Leggi l’anteprima dell’articolo in via di pubblicazione su Astrophysical Journal Letters “First results of an ALMA band 10 spectral line survey of NGC 6334I: Detections of glycolaldehyde (HC(O)CH2OH) and a new compact bipolar outflow in HDO and CS”, di Brett A. McGuire, Crystal L. Brogan, Todd R. Hunter, Anthony J. Remijan, Geoffrey A. Blake, Andrew M. Burkhardt, P. Brandon Carroll, Ewine F. van Dishoeck, Robin T. Garrod, Harold Linnartz, Christopher N. Shingledecker e Eric R. Willis