Un team di scienziati, utilizzando dati del telescopio spaziale Hubble della NASA, ha scoperto che l’immenso alone di gas che avvolge la galassia di Andromeda è di circa sei volte più esteso e 1.000 volte più massiccio di quanto si era stimato in precedenza. L’alone scuro e quasi invisibile che circonda Andromeda si estende per circa un milione di anni luce dalla sua galassia ospite, a metà strada rispetto alla nostra Via Lattea. Questa scoperta ci fornisce informazioni preziose per saperne di più circa l’evoluzione e la struttura delle maestose spirali giganti, uno dei tipi di galassie più comuni nell’universo.
«Gli aloni sono le atmosfere gassose delle galassie. Stando ai modelli di formazione galattica, le proprietà di questi aloni hanno ricadute sulla velocità con cui si formano le stelle nelle galassie», ha spiegato Nicolas Lehner, responsabile dello studio e ricercatore presso l’Università di Notre Dame in Indiana. Si stima che l’immenso alone contenga luna massa pari a metà delle stelle presenti nella galassia di Andromeda nella forma di un gas caldo. Se si potesse vedere ad occhio nudo, l’alone occuperebbe una porzione di cielo grande 100 volte il diametro della Luna piena, che equivale alla dimensione di due palloni da basket tenuti alla distanza di un braccio teso.
La galassia di Andromeda si trova a 2.5 milioni di anni luce di distanza e si presenta come una debole nuvoletta affusolata, grande circa 6 volte il diametro della Luna piena. È considerata una galassia quasi-gemella della Via Lattea.
Poiché l’alone di gas di Andromeda non emette luce, il team ha studiato gli oggetti luminosi che si trovavano prospetticamente sullo sfondo e ha osservato come si è modificata la loro luce passando attraverso il gas. Un po’ come guardare una luce incandescente sul fondo di una piscina di notte. La fonte ideale di luce per uno studio come questo sono i quasar, nuclei di galassie attive molto luminosi alimentati da buchi neri. Il team ha utilizzato 18 quasar che si trovano dal nostro punto di vista dietro ad Andromeda, e grazie a queste osservazioni ha potuto sondare come sia distribuito il materiale gassoso al di là del disco visibile della galassia. I loro risultati verranno pubblicati il 10 maggio prossimo in un articolo sulla rivista The Astrophysical Journal.
Questo schema mostra come hanno fatto gli scienziati a determinare la dimensione dell’alone della galassia di Andromeda. Poiché il gas dell’alone non emette luce, il team ha osservato la luce dei quasar che attraversava il gas. Il gas del’alone, infatti, assorbe in parte la luce del quasar, rendendola meno intensa in un breve intervallo di lunghezze d’onda. Misurando la diminuzione luminosità di tale intervallo, gli scienziati sono in grado di stimare la quantità di gas presente tra noi e il quasar. Alcuni quasar presenti nel campo di vista non hanno mostrato questa diminuzione di luminosità, permettendo di definire con precisione la dimensione dell’alone. Crediti: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)
Una ricerca precedente, chiamata Hubble Cosmic Origins Spectrograph (COS) Halos program, aveva studiato 44 galassie lontane trovando aloni come quello di Andromeda, ma mai prima d’ora si era osservato un alone così massiccio in una galassia vicina. Poiché le galassie studiate in precedenza erano molto più lontane, apparivano molto più piccole in cielo. Di conseguenza, dietro ciascuna galassia era possibile osservare un singolo quasar, fornendo un unico punto di ancoraggio per mappare le loro dimensioni e la struttura dell’alone. Con la sua vicinanza alla Terra e la sua conseguente ampiezza in cielo, Andromeda offre una possibilità di campionamento molto più estesa.
«Mentre la luce dei quasar viaggia verso il telescopio Hubble, il gas dell’alone ne assorbe un po’ e rendere il quasar un po’ meno luminoso in un breve intervallo di lunghezze d’onda», spiega J. Christopher Howk, che ha collaborato allo studio e che lavora presso l’Università di Notre Dame . «Misurando il calo di luminosità in quella fascia possiamo stimare quanto alone di gas dalla galassia c’è tra noi e il quasar».
Gli scienziati hanno sfruttato la capacità unica di Hubble di studiare la luce ultravioletta proveniente dai quasar. La luce nella banda ultravioletta viene assorbita dall’atmosfera terrestre, il che rende difficile osservare con un telescopio da terra. Per condurre questa ricerca il team ha utilizzato circa 5 anni di osservazioni raccolte nell’archivio dati di Hubble. Molte campagne osservative precedenti effettuate con Hubble hanno usato i quasar per studiare aloni di gas molto più lontani di Andromeda ma sempre nella sua direzione, perciò esisteva già un ricco set di dati.
Ma qual è l’origine di questo alone gigante? Simulazioni su larga scala suggeriscono che l’alone si sia formato contemporaneamente al resto di Andromeda. Il team ha anche stabilito che l’alone si è arricchito di elementi molto più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, e l’unico modo per ottenere la presenza di questi elementi è ipotizzare l’esplosione di supernovae. Le supernovae scoppiano nel disco della galassia e soffiano con violenza gli elementi pesanti nello spazio lontano. Nel corso della vita di Andromeda, quasi la metà di tutti gli elementi pesanti sono stati espulsi dalle sue stelle ben oltre i 200.000 anni luce del suo diametro stellare.
Che cosa significa questo per la nostra galassia? Dal momento che viviamo all’interno della Via Lattea, gli scienziati non sono in grado di determinare se il nostro alone sia altrettanto massiccio ed esteso. Se la Via Lattea fosse circondata da un alone altrettanto grande, gli aloni delle due galassie potrebbero quasi toccarsi e iniziare a fondersi uno nell’altro molto prima che si incontrino le galassie. Osservazioni effettuate con il telescopio Hubble indicano infatti che la galassia di Andromeda e la Via Lattea si fonderanno formando una galassia ellittica gigante tra circa 4 miliardi di anni.