Introduzione

Capire quanta energia permea il centro della Via Lattea – una scoperta riportata nell’edizione del 3 luglio della rivista Science Advances – potrebbe fornire nuovi indizi sulla fonte fondamentale del potere della nostra galassia, ha detto L. Matthew Haffner dell’Embry-Riddle Aeronautical University.

Il nucleo della Via Lattea vibra di idrogeno che è stato ionizzato – o spogliato dei suoi elettroni in modo che sia altamente energizzato – ha affermato Haffner, assistente professore di fisica e astronomia alla Embry-Riddle e co-autore del documento pubblicato su Science Advances. “Senza una continua fonte di energia, gli elettroni liberi di solito si trovano e si ricombinano per tornare a uno stato neutro in un periodo di tempo relativamente breve“, ha spiegato. “Essere in grado di vedere il gas ionizzato in nuovi modi dovrebbe aiutarci a scoprire i tipi di fonti che potrebbero essere responsabili di mantenere tutto quel gas energizzato“.

Dhanesh Krishnarao (“DK”), laureatosi alla Università del Wisconsin-Madison, autore principale del documento, ha collaborato con Haffner e con il professore dell’UW-Whitewater Bob Benjamin, – uno dei maggiori esperti sulla struttura delle stelle e dei gas nella Via Lattea. Prima di entrare a far parte dell’Embry-Riddle nel 2018, Haffner ha lavorato come ricercatore per 20 anni presso l’UW e continua a lavorare come ricercatore principale per il Wisconsin H-Alpha Mapper, o WHAM, un telescopio con sede in Cile che è stato utilizzato per l’ultimo studio del team.

Sbirciare sotto una copertura di polvere

Per determinare la quantità di energia o di radiazione al centro della Via Lattea, i ricercatori hanno dovuto sbirciare attraverso una sorta di copertura di polvere. Ricca di oltre 200 miliardi di stelle, la Via Lattea ospita anche macchie scure di polvere e gas interstellari. Benjamin stava dando un’occhiata a due decenni di dati del WHAM quando ha individuato una bandiera rossa scientifica – una forma particolare che spuntava dal centro scuro e polveroso della Via Lattea. La stranezza era costituita da idrogeno gassoso ionizzato, che appare rosso quando viene catturato attraverso il sensibile telescopio WHAM, e si muoveva in direzione della Terra.

La posizione della caratteristica – nota agli scienziati come “Disco inclinato” perché sembra inclinata rispetto al resto della Via Lattea – non poteva essere spiegata da fenomeni fisici noti come la rotazione galattica. Il team ha avuto la rara opportunità di studiarlo, liberato dalla sua abituale copertura irregolare di polvere, utilizzando la luce ottica. Di solito, il Disco Inclinato deve essere studiato con tecniche di luce infrarossa o radio, che permettono ai ricercatori di effettuare osservazioni attraverso la polvere, ma limitano la loro capacità di imparare di più sui gas ionizzati.

Essere in grado di effettuare queste misurazioni alla luce ottica ci ha permesso di confrontare in modo più facile il nucleo della Via Lattea con altre galassie“, ha detto Haffner. “Molti studi passati hanno misurato la quantità del gas ionizzato proveniente dai centri di migliaia di galassie a spirale in tutto l’universo. Per la prima volta siamo stati in grado di confrontare direttamente le misure della nostra galassia con quelle di una popolazione così vasta“.

Krishnarao ha fatto leva su un modello esistente per cercare di prevedere quanto gas ionizzato dovrebbe essere presente nella regione di emissione che aveva catturato l’attenzione di Benjamin. I dati grezzi del telescopio WHAM gli hanno permesso di affinare le sue previsioni fino a quando il team non ha avuto un’accurata immagine 3D della struttura. Il confronto di altri colori della luce visibile di idrogeno, azoto e ossigeno all’interno della struttura ha dato ai ricercatori ulteriori indizi sulla sua composizione e sulle sue proprietà.

Il potere misterioso della Via Lattea

Almeno il 48% dell’idrogeno nel disco inclinato al centro della Via Lattea è stato ionizzato da una sorgente sconosciuta, ha riferito il team. “La Via Lattea può ora essere usata per capire meglio la sua natura“, ha detto Krishnarao.

La struttura gassosa e ionizzata cambia man mano che si allontana dal centro della Via Lattea, hanno riferito i ricercatori. In precedenza, gli scienziati conoscevano solo il gas neutro (non ionizzato) che si trovava in quella regione.

Vicino al nucleo della Via Lattea“, ha spiegato Krishnarao, “il gas è ionizzato da stelle di nuova formazione, ma man mano che ci si allontana dal centro, le cose diventano più estreme, e il gas diventa simile a una classe di galassie chiamate LINER, o regione nucleare a linee di emissione a bassa ionizzazione“.

La struttura sembrava muoversi verso la Terra perché si trovava su un’orbita ellittica interna ai bracci a spirale della Via Lattea, hanno scoperto i ricercatori.

Studiare da vicino una galassia LINER

Le galassie di tipo LINER, come la Via Lattea, costituiscono circa un terzo di tutte le galassie. Hanno centri con più radiazioni delle galassie in cui si formano solo nuove stelle, ma meno radiazioni di quelle i cui buchi neri supermassicci stanno consumando una quantità enorme di materiale.

Prima di questa scoperta di WHAM, la Galassia di Andromeda era la spirale LINER più vicina a noi“, ha detto Haffner. “Ma è ancora lontana milioni di anni luce. Con il nucleo della Via Lattea a sole decine di migliaia di anni luce di distanza, ora possiamo studiare una regione LINER in modo più dettagliato. Lo studio di questo gas ionizzato esteso dovrebbe aiutarci a conoscere meglio l’ambiente attuale e quello passato nel centro della nostra Galassia“.

In seguito, i ricercatori dovranno capire la fonte dell’energia al centro della Via Lattea. Poter classificare la galassia in base al suo livello di radiazione è stato un primo passo importante verso questo obiettivo.

Grandi progetti

Ora che Haffner si è unito al crescente programma di Astronomia e Astrofisica di Embry-Riddle, lui e il suo collega Edwin Mierkiewicz, professore associato di fisica, hanno grandi progetti. “Nei prossimi anni, speriamo di costruire il successore di WHAM, che ci darà una visione più nitida del gas che studiamo“, ha detto Haffner. “In questo momento i nostri ‘pixel’ della mappa sono il doppio della luna piena. WHAM è stato un grande strumento per produrre la prima indagine all-sky di questo gas, ma ora siamo affamati di maggiori dettagli“.

In una ricerca separata, Haffner e i suoi colleghi all’inizio di questo mese hanno riportato le prime misure di luce visibile delle “Fermi Bubbles” – misteriosi pennacchi di luce che sporgono dal centro della Via Lattea. Quel lavoro è stato presentato all’American Astronomical Society.

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