Come ghiaccio in un vulcano: è così che gli autori della scoperta descrivono il fenomeno. All’interno delle cosiddette bolle di Fermi, enormi strutture di gas caldo che si estendono per circa 50mila anni luce sopra e sotto il disco della Via Lattea, sono state individuate nubi di gas cento volte più freddo – “appena” diecimila gradi – dell’ambiente circostante.
«Le bolle di Fermi sono una scoperta relativamente recente, sono state identificate per la prima volta nel 2010 da telescopi che rilevano raggi gamma. Ci sono diverse teorie sulla loro origine, sappiamo però che è stato un evento estremamente improvviso e violento, come un’eruzione vulcanica ma su enorme scala», spiega Rongmon Bordoloi, professore di fisica alla North Carolina State University e primo autore dell’articolo che riporta la scoperta, pubblicato la settimana scorsa su ApJL.
Con l’ausilio del radiotelescopio Green Bank della National Science Foundation degli Stati Uniti, i tre autori dello studio hanno analizzato le bolle di Fermi per ottenere dati ad alta risoluzione sulla composizione del gas e sulla velocità con cui si muove. Tali misurazioni, il doppio più sensibili rispetto ai precedenti rilevamenti, hanno permesso l’osservazione di dettagli più fini.
La maggior parte del gas dentro le bolle di Fermi ha una temperatura di circa un milione di kelvin. Tuttavia, i ricercatori hanno rilevato qualcosa di sorprendente: dense nubi gassose di idrogeno neutro, ciascuna equivalente a diverse masse solari, sparse all’interno di bolle a 12mila anni luce sopra il centro della Via Lattea.
L’immagine mostra il piano della Via Lattea e le bolle di Fermi, rappresentate da due nubi viola uscenti dal centro. Sulla sinistra, un ingrandimento di una regione della bolla superiore mostra in bianco le nubi più fredde di idrogeno neutro. Crediti: Nsf/Aui/Nsf Nrao/P. Vosteen
«Queste nubi di idrogeno neutro sono fredde rispetto al resto della bolla di Fermi», dice Andrew Fox, astronomo presso lo Space Telescope Science Institute e coautore dell’articolo. «Hanno una temperatura di circa 10mila kelvin, risultando più fredde dell’ambiente circostante di almeno un fattore cento. Trovare queste nubi all’interno delle bolle di Fermi è come trovare cubetti di ghiaccio in un vulcano».
I modelli al computer che simulano l’interazione tra gas freddo e gas caldo in ambienti estremi come le bolle di Fermi mostrano che le nubi fredde dovrebbero dissolversi rapidamente, generalmente entro pochi milioni di anni. Tale intervallo di tempo corrisponde a stime indipendenti sull’età delle bolle. «La presenza di queste nubi non sarebbe possibile se le bolle di Fermi avessero dieci milioni di anni o più», spiega Bordoloi.
«A rendere questa scoperta ancora più straordinaria è la sua sinergia con le osservazioni nell’ultravioletto del telescopio spaziale Hubble», continua Bordoloi. «Le nubi si trovano lungo una linea di vista precedentemente osservata con Hubble, che ha rilevato gas multistrato altamente ionizzato, con temperature che variano da un milione a centomila kelvin: ciò che ci si aspetterebbe di vedere se un gas freddo stesse evaporando».
Il team è riuscito anche a calcolare la velocità con cui si muove il gas, confermando ulteriormente l’età delle bolle. «Questi gas si muovono a una velocità di oltre un milione e mezzo di chilometri orari, un’ulteriore prova che le bolle di Fermi sono un fenomeno relativamente recente», osserva Bordoloi. «Queste nubi non erano presenti quando i dinosauri vagavano sulla Terra. E su scala cosmica un milione di anni è un battito di ciglia».
«Crediamo che queste nubi fredde siano state trascinate via dal centro della Via Lattea e sollevate dal vento caldissimo che ha formato le bolle di Fermi», dice Jay Lockman, astronomo del Green Bank Observatory e coautore dell’articolo. «Così come sulla Terra non si può vedere il vento a meno che non ci siano le nuvole a mostrarne il movimento, anche noi non possiamo osservare direttamente il vento caldo della Via Lattea, ma possiamo rilevare l’emissione radio delle nubi fredde che porta con sé.»
Questa scoperta mette in discussione l’attuale comprensione di come le nubi fredde riescano a sopravvivere in un ambiente tanto estremo ed energetico come quello del centro galattico. I dati raccolti impongono forti vincoli osservativi sui meccanismi con cui i flussi di materia interagiscono con l’ambiente circostante. I risultati rappresentano un punto di riferimento fondamentale per le simulazioni del feedback galattico e dei processi evolutivi, ridefinendo la nostra visione di come energia e materia circolano attraverso le galassie.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “A New High-latitude H I Cloud Complex Entrained in the Northern Fermi Bubble”, di Rongmon Bordoloi, Andrew J. Fox e Felix J. Lockman