SI ESTENDE PER 1.3 MILIONI DI ANNI LUCE DALLA GALASSIA

L‘alone gigante di Andromeda

La galassia di Andromeda appare come un piccolo oggetto sfocato a forma di fuso, ma ciò che non può essere visto è un vasto alone di gas caldo e rarefatto che la circonda: se fosse visibile, ci apparirebbe grande tre volte il Grande Carro. Nello studio più completo attualmente esistente del gigantesco alone, gli astronomi hanno mappato questo tenue plasma, scoprendo che ha una struttura a strati. Tutti i dettagli su ApJ

     31/08/2020
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Questa illustrazione mostra la posizione dei 43 quasar usati dagli scienziati per sondare l’alone gassoso di Andromeda. Questi quasar sono sparsi molto dietro l’alone, e hanno permesso agli scienziati di sondare più regioni dell’alone stesso. Guardando attraverso l’immenso alone, verso la luce dei quasar, il team ha osservato come questa viene assorbita dall’alone e come tale assorbimento cambia nelle diverse regioni. Tracciando l’assorbimento della luce proveniente dai quasar sullo fondo, gli scienziati sono in grado di sondare il materiale dell’alone. Crediti: Nasa, Esa ed E. Wheatley (Stsci)

Grazie al telescopio spaziale Hubble di Esa/Nasa, gli scienziati hanno mappato un immenso inviluppo di gas che circonda la galassia di Andromeda. Sorprendentemente, hanno scoperto che questo tenue alone di plasma diffuso, quasi invisibile, si estende per 1.3 milioni di anni luce dalla galassia, fino ad arrivare circa a metà strada rispetto alla Via Lattea, e in alcune direzioni fino a 2 milioni di anni luce. Questo significa che l’alone di Andromeda sta già interagendo con quello della nostra galassia. Hanno anche scoperto che la struttura dell’alone è a strati, con due gusci principali di gas annidati e distinti. Si tratta dello studio più completo a oggi esistente di un alone che circonda una galassia, ed è stato pubblicato il 27 agosto sulla rivista The Astrophysical Journal.

«Comprendere gli enormi aloni di gas che circondano le galassie è estremamente importante», spiega Samantha Berek della Yale University di New Haven, nel Connecticut. «Questo serbatoio di gas contiene carburante per la formazione stellare all’interno della galassia, così come i deflussi di eventi come le supernove. È pieno di indizi sull’evoluzione passata e futura della galassia e siamo finalmente in grado di studiarla in dettaglio nel nostro vicino galattico più prossimo».

«Abbiamo trovato che il guscio interno, che si estende per circa mezzo milione di anni luce, è molto più complesso e dinamico», aggiunge Nicolas Lehner dell’Università di Notre Dame in Indiana. «Il guscio esterno è più liscio e caldo. Questa differenza è probabilmente il risultato dell’impatto delle attività delle supernove nel disco della galassia, che influenza più direttamente l’alone interno». Una firma di questa attività è rappresentata dalla scoperta, da parte del team, di una grande quantità di elementi pesanti nell’alone gassoso di Andromeda, processati all’interno delle stelle e poi espulsi nello spazio, a volte violentemente, quando una stella muore. L’alone viene quindi contaminato con questo materiale dalle esplosioni stellari.

La galassia di Andromeda, nota anche come M31, è una maestosa spirale di forse 1000 miliardi di stelle e di dimensioni paragonabili alla  Via Lattea. A una distanza di 2.5 milioni di anni luce, è così vicina a noi che la galassia appare come una macchia di luce a forma di fuso, alta nel cielo autunnale. Se il suo alone gassoso potesse essere visto a occhio nudo, sarebbe circa tre volte la larghezza del Grande Carro, e sarebbe l’oggetto in apparenza più grande del cielo notturno.

Attraverso un programma chiamato Progetto Amiga (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda), lo studio ha esaminato la luce di 43 quasar – i nuclei brillanti e molto lontani di galassie attive alimentate da buchi neri – situati molto più lontano di Andromeda. I quasar sono sparsi dietro l’alone, consentendo agli scienziati di sondare più regioni dell’alone stesso. Guardando attraverso l’alone, verso la luce dei quasar, il team ha osservato come questa luce viene assorbita dall’alone stesso e come tale assorbimento cambia nelle diverse regioni. L’immenso alone di Andromeda è costituito da un gas molto rarefatto e ionizzato che non emette radiazioni facilmente rilevabili. Pertanto, tracciare l’assorbimento della luce proveniente da una sorgente sullo sfondo è il modo migliore per sondare questo materiale.

A una distanza di 2.5 milioni di anni luce, la maestosa galassia a spirale di Andromeda è così vicina a noi che appare come una macchia di luce a forma di sigaro, alta nel cielo autunnale. Se il suo alone gassoso si potesse vedere a occhio nudo, sarebbe circa tre volte la larghezza dell’Orsa Maggiore, senza dubbio la più grande caratteristica del cielo notturno. Crediti: Nasa, Esa, J. DePasquale and E. Wheatley (Stsci) e Z. Levay

I ricercatori hanno utilizzato lo spettrografo Cosmic Origins (Cos) di Hubble per studiare la luce ultravioletta dei quasar, rilevando il gas ionizzato da carbonio, silicio e ossigeno. La luce ultravioletta viene assorbita dall’atmosfera terrestre, il che rende impossibile l’osservazione con i telescopi terrestri.

L’alone di Andromeda era già stato studiato dal gruppo di Lehner nel 2015, quando hanno scoperto che era grande e massiccio. All’epoca però non avevano compreso la sua complessità. Ora invece sono riusciti a mapparlo in modo più dettagliato, determinando le sue dimensioni e la sua massa in modo molto più accurato. «In precedenza, c’erano pochissime informazioni – provenienti da solo sei quasar – entro 1 milione di anni luce dalla galassia. Questo nuovo programma fornisce molte più informazioni su questa regione interna dell’alone di Andromeda», dice J. Christopher Howk. «Sondare il gas all’interno di questo raggio è importante, poiché rappresenta una sorta di sfera di influenza gravitazionale per Andromeda».

Poiché viviamo all’interno della Via Lattea, gli scienziati non possono interpretare facilmente la firma dell’alone della nostra galassia. Tuttavia, credono che gli aloni di Andromeda e della Via Lattea debbano essere molto simili poiché queste due galassie sono abbastanza simili. Le due galassie sono in rotta di collisione e si fonderanno per formare una gigantesca galassia ellittica a partire da circa 4 miliardi di anni.

Gli scienziati hanno studiato gli aloni gassosi di galassie più distanti, che purtroppo appaiono molto più piccole nel cielo. Pertanto, il numero di quasar sullo sfondo sufficientemente luminosi per sondare il loro alone è di solito solo uno per galassia: le informazioni spaziali vengono quindi sostanzialmente perse. Per via della sua vicinanza alla Terra, l’alone gassoso di Andromeda si profila grande nel cielo, consentendo un campionamento molto più ampio. «Questo è davvero un esperimento unico nel suo genere perché solo con Andromeda abbiamo informazioni sul suo alone lungo non solo una o due linee di visibilità, ma oltre 40», conclude Lehner. «Questo è rivoluzionario per catturare la complessità di un alone di una galassia oltre la nostra Via Lattea».

In effetti, Andromeda è l’unica galassia nell’universo per cui è possibile fare questo esperimento, ora solo con Hubble. Sicuramente, grazie a un futuro telescopio spaziale sensibile ai raggi ultravioletti, gli scienziati saranno in grado di intraprendere regolarmente questo tipo di esperimenti per oltre le circa 30 galassie che compongono il Gruppo Locale.

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Project AMIGA: The Circumgalactic Medium of Andromeda” di Nicolas Lehner, Samantha C. Berek, J. Christopher Howk, Bart P. Wakker, Jason Tumlinson, Edward B. Jenkins, J. Xavier Prochaska, Ramona Augustin, Suoqing Ji, Claude-André Faucher-Giguère, Zachary Hafen, Molly S. Peeples, Kat A. Barger, Michelle A. Berg, Rongmon Bordoloi, Thomas M. Brown, Andrew J. Fox, Karoline M. Gilbert, Puragra Guhathakurta, Jason S. Kalirai, Felix J. Lockman, John M. O’Meara, D. J. Pisano, Joseph Ribaudo e Jessica K. Werk