C’è il mostro… oppure no?

MostroStelle

Credits: ESA/Hubble & NASAAcknowledgement: Judy Schmidt

La bella galassia che vedete nella parte centrale di questa foto, presa da Hubble (e promossa ad immagine della settimana), non è una galassia come tante. No, è una galassia particolarmente luminosa nella banda infrarossa (luminous infrared galaxy, in inglese). 

Così, dietro il suo aspetto affascinante, nasconde una interessante questione, ancora lungi dall’essere risolta: come sono alimentate queste galassie? Stelle normali o… mostri? 

Eh sì, perché il sospetto rimane. Ci basta immaginare una formazione stellare molto attiva, in questa galassia? Oppure bisogna ipotizzare qualcosa di più forte? Tipo, un enorme buco nero al centro della galassia stessa, che attiva all’intorno fenomeni altamente energetici? 

E se fossero vere tutte e due le ipotesi? Diciamo, un misto delle due?

Le incognite di MCG-03-04-014 – questo il nome della galassia – non si fermano qui. Un attenta analisi della forma, lievemente asimmetrica, mostra segni evidenti di processi di distruzione in corso. Forse un altro oggetto massivo sta influenzando la galassia e distorcendone la simmetria.

Ma anche su questo, al momento, non si può dire di più.

Del resto, ogni bellezza comporta una sorta di mistero… 

Chandra scopre cosa mangia il nostro buco nero…

Mettendo insieme una serie di osservazioni condotte nell’arco di diversi anni, la sonda Chandra della NASA ha raccolto diverse evidenze riguardo alcuni “lampi X” dall’oggetto Sagittarius A, il buco nero supermassivo che abita il centro della nostra Via Lattea. I lampi sono stati anche rilevati dal Very Large Telescope dell’ESO, in Cile.

Un recente studio fornisce una interessante spiegazione per questi misteriosi lampi. Il suggerimento è che esista una nuvola intorno a Sagittarius A, contenente la bellezza di centinaia di migliaia di miliardi tra asteroidi e comete, che sarebbero stati strappati dalle loro stelle di origine. Nella figura qui sotto (cliccare per vederla in formato più grande), il pannello di sinistra rappresenta una immagine ottenuta tramite circa un milione di secondi di osservazione di Chandra nella regione intorno al buco nero: in rosso i raggi X di energia più bassa, verdi i raggi X di energia media e in blu i più “duri”.

La zona con il buco mero supermassivo al centro della Via Lattea. Crediti: X-ray: NASA/CXC/MIT/F. Baganoff et al.; Illustrations: NASA/CXC/M.Weiss

Un asteroide che subisce un incontro ravvicinato con un altro oggetto, tipo stella o pianeta, può finire in una orbita intorno a Sagittarius A, come mostrato in una serie di illustrazioni artistiche sulla destra dell’immagine. Se capita poi che (lo sventurato) l’asteroide passi a circa 160 milioni di chilometri dal buco nero, la sua sorte probabile è di essere ridotto a bricioline dalle forze mareali che agiscono per la presenza del buco nero.

I frammenti poi sarebbero vaporizzati per frizione quando passano attraverso il gas caldo che viaggia verso il buco nero. Il loro destino è ormai segnato: rimane solo la possibilità di un ultimo “lampo” quando i frammenti sono ingeriti dal buco nero: ecco dunque la probabile spiegazione dei lampi X.

Si può condurre una interessante similitudine, a riprova che fenomeni simili avvengono anche su scale molto diverse. Consideriamo che una volta ogni tre giorni circa, scompare una cometa perché viene “digerita” dal nostro Sole… nonostante le differenze significative tra i due ambienti (il buco nero supermassivo è grande circa 3,7 milioni di volte il Sole!), il tasso di distruzione  di comete ed asteroidi da parte della nostra stella e di Sagittarius A, sembra sorprendentemente simile…!

Chandra Press Release

ISAAC punta al centro della Galassia…

Il centro della nostra Galasia, la Via Lattea, è di nuovo oggetto di attenzione da parte dei telescopi dell’ESO. Stavolta è il turno di  ISAAC, lo spettrometro e la camera che operano in banda infrarossa.

Dal deserto di Atachama in Cile, sede degli osservatorii ESO, la Via Lattea offre una vista davvero magnifica. In particolare è stupenda la visione del cielo dell’emisfero del sud nel periodo invernale, quando la regione centrale della Galassia è in gran parte visibile.

Tuttavia, il centro galattico, localizzato a 27.000 anni luce nella direzione del Sagittario, rimane ordinariamente nascosto dietro spesse nubi di gas e polveri interstellari. Come sappiamo, queste sono opache alla radiazione luminosa “normale”, ma si rivelano molto più trasparenti alle bande della regione infrarossa dello spettro. Nell’immagine qui riportata, le osservazioni in infrarosso mostrano chiaramente il denso affollarsi di stelle intorno al centro galattico.

Questa suggestiva immagine del centro galattico è ottenuta da ISAAC, e copre un campo di vista di 2,5 minuti d'arco (Crediti: ESO/R. Schoedel)

Ormai sono più di diciotto anni che i telescopi ESO scrutano il centro della nostra Galassia. Oltre ad ottenere una serie di immagini ad alta risoluzione di questa importantissima zona di cielo, hanno anche prodotto le prove definitive dell’esistenza del gigantesco buco nero al centro della Via Lattea (sono stati loro a rilevare – sempre nell’infrarosso – la caduta di materiale all’interno del buco nero supermassivo, confermandone la sua presenza al di là di ogni congettura)

ESO Press Release

Il buco nero più giovane mai trovato

La notizia è ghiotta (ne abbiamo già accennato nelle “brevi”, ma val la pena riprenderla con più agio qui): Chandra ha trovato il buco nero più “giovane” mai individuato fino ad ora. Il buco nero in questione avrebbe appena una trentina di anni, pertanto costituisce una opportunità unica per osservare tali oggetti nelle primissime fasi del loro sviluppo…

Tale buco nero potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio come esplodono le stelle di grande massa, quali di esse si lasciano “dietro” dei buchi neri oppure delle stelle di neutroni, nonché il numero di buchi neri nella nostra galassie e nelle altre.

Il.. trentenne in questione è il “residuo” dell’esplosione della supernova SN1979C, un oggetto nella galassia M100, a circa cinquanta milioni di anni luce dalla Terra. I dati raccolti da Chandra e da diversi altri strumenti ci mostrano una sorgente di raggi X che è rimasta praticamente immutata durante il periodo di osservazione che va dal 1995 al 2007. Questo fa pensare che il buco nero sia alimentato, o da materiale in caduta verso di esso proveniente dalla supernova, oppure da una stella binaria compagna.

L'oggetto SN1979C nella stupenda galassia M100 (Crediti: X-ray: NASA/CXC/SAO/D.Patnaude et al, Optical: ESO/VLT, Infrared: NASA/JPL/Caltech)

Gli scienziati ritengono che SN 1979C, scoperta da un astrofilo nel 1979, si sia formata quando una stella circa venti volte più grande del Sole ha subito il collasso a supernova. Molti “nuovi” buchi neri nell’universo lontano sono già stati scoperti, a motivo della loro emissione in banda gamma. Tuttavia SN1979C è peculiare, perché è molto più vicino a noi, ed anche perché appartiene ad una classe di supernovae che difficilmente viene associata a lampi gamma (GRB).

L’idea di un buco nero con un’età di appena 30 anni è consistente con i lavori teorici più recenti. Nel 2005, è stata presentata una teoria secondo la quale la brillanza di questa supernova può essere fornita da dei “jet” provenienti da un buco nero, però non in grado di penetrare l’inviluppo di idrogeno dell’oggetto, condizione necessaria per formare dei lampi gamma. Le osservazioni di SN1979C sembrano in ottimo accordo con questa teoria.

Non va dimenticato comunque che – oltre alla giovane età – vi è una seconda possibile interpretazione dei dati. L’emissione X osservata potrebbe infatti essere prodotta da una stella di neutroni in rapidissima rotazione, con un potente vento di particelle energetiche. Questo farebbe di SN1979C l’esempio di stella di neutroni più giovane.. o l’uno o l’altro, indubbiamente la scoperta è rilevante e… suggestiva !

Chandra Press Release

La massa mancante, ricerca ai raggi X…

Alcuni scienziati hanno utilizzato la sonda Chandra insieme con XMM-Newton per individuare una vasta “riserva” di gas che si trova lungo una struttura a forma di “parete”, a circa 400 milioni di anni luce dalla Terra.

Nell’immagine riprodotta qui sotto, viene raffigurata una immaginaria “vista da vicino” del Muro di Sculptor. Nell’illustrazione si può ammirare la moltitudine di galassie di tipo ellittico e a spirale, insieme con il gas intergalattico oggetto di recentissima scoperta; quest’ultimo è mostrato in colore blu e fa parte del gas intergalattico caldo (in inglese, Warm Hot Intergalactic Medium, WHIM).

La scoperta è importante perché costituisce la più decisa evidenza finora disponibile, di come la “materia mancante” nell’universo vicino – lungi dall’apparire omogeneamente distribuita – sia localizzata in una enorme ragnatela di gas caldo diffuso.

Il "muro di Sculptor" con il fascio di luce proveniente dai dintorni del buco nero (Crediti: NASA/CXC/M.Weiss; Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.)
Crediti: NASA/CXC/M.Weiss; Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.

Tutto semplice? Non proprio. Il fatto è che l’emissione in banda X da WHIM lungo questo “muro” è decisamente troppo debole per essere rilevata… Ma ecco il trucco! Che ti fanno questi ricercatori? Aggirano il problema, cercando segnali di assorbimento della luce che proviene dallo sfondo brillante, da parte dell’elusivo WHIM. Per questo obiettivo si servono appunto di Chandra e di XMM, effettuando un set di osservazioni “profonde”.

La sorgente di questa luminosità è un buco nero in rapida crescita, che si trova esattamente dietro il “muro”, ad una distanza da esso di circa due miliardi di anni luce. L’oggetto massiccio è mostrato in figura come una sorgente di fattezza stellare, con un raggio di luce che viaggia attraverso il Muro di Sculptor verso la Terra.

Nel box in alto a destra, viene invece mostrato uno spettro in banda X della sorgente; i punti in giallo corrispondono alle rilevazioni di Chandra, mentre la linea rossa rappresenta il miglior modello che si può ottenere per lo spettro, tenendo conto di tutti i dati sperimentali. Ecco il trucco, allora: guardando lo spettro si vede una “caduta” di segnale nella parte destra. Questo corrisponde all’assorbimento della radiazioni causato dagli atomi di ossigeno presenti nella elusiva WHIM. Le caratteristiche di questa “caduta” risultano peraltro pienamente compatibili con la distanza stimata del gas caldo, così come con la sua predetta temperatura e densità.

Questi risultati portano gli scienziati a ritenere come il gas che forma la WHIM sia presente in altre strutture a larga scala. La predizione è che circa metà della materia ordinaria (cioè quella composta da particelle come protoni ed elettroni, che costituisce in pratica il nostro mondo, ed è diversa dalla materia “oscura”) nell’universo locale si possa trovare proprio in forma di WHIM.

Chandra Press Release

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