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Gas frizzante come un calice di spumante nella Via Lattea

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Un’impronta di bolle prodotte dall’esplosione di stelle di grande massa è stata rilevata nella struttura del gas che pervade la Via Lattea

COMUNICATO STAMPA INAF

Un gruppo internazionale di astronomi, guidato da Juan Diego Soler dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e ricercatori del progetto ECOgal, ha trovato l’impronta di bolle prodotte dall’esplosione di stelle di grande massa nella struttura del gas che pervade la nostra galassia.

La scoperta è stata ottenuta applicando tecniche di intelligenza artificiale ai dati della campagna osservativa HI4PI, che fornisce la mappa ad oggi più dettagliata della distribuzione dell’idrogeno atomico nella Via Lattea. Gli scienziati hanno analizzato la struttura filamentosa dell’emissione dell’idrogeno atomico, trovando che essa conserva una “registrazione” dei processi dinamici indotti da antiche esplosioni di supernova e dalla rotazione della Galassia.

Un gas frizzante!

L’idrogeno è il componente principale delle stelle, compreso il Sole. Tuttavia, il processo che porta le nubi diffuse di idrogeno gassoso che si diffondono nella nostra galassia ad assemblarsi in densi agglomerati da cui poi si formano le stelle non è ancora del tutto compreso. Lo studio, finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca, ha ora compiuto un passo importante per chiarire il ciclo evolutivo della materia prima di cui sono fatte le stelle.

Soler e il suo team hanno elaborato i dati della più dettagliata campagna osservativa su tutto il cielo riguardante l’emissione dell’idrogeno atomico nelle onde radio, la survey HI4PI.

I dati sono stati raccolti dal radiotelescopio Parkes da 64 metri in Australia, dal radiotelescopio Effelsberg da 100 metri in Germania e dal telescopio Robert C. Byrd Green Bank da 110 metri (GBT) negli Stati Uniti.

«Queste osservazioni d’archivio della linea di emissione dell’idrogeno alla lunghezza d’onda di 21 cm contengono informazioni sulla distribuzione del gas nel cielo e sulla sua velocità nella direzione di osservazione, che combinate con un modello di rotazione della Via Lattea indicano quanto sono lontane le nubi che emettono il segnale», spiega Sergio Molinari dell’INAF di Roma, principal investigator del progetto ECOgal.

Emissione dell’idrogeno atomico in direzione di una porzione interna della Via Lattea. Crediti: GALFA-HI survey; J. D. Soler, INAF

Per studiare la distribuzione delle nubi di idrogeno galattiche, Soler ha sfruttato un algoritmo matematico comunemente utilizzato nell’ispezione e nell’analisi automatica di immagini satellitari e video online.

«Abbiamo applicato le tecniche che i computer utilizzano per trattare le immagini digitali. Poiché la mole di dati prodotta dalle osservazioni astronomiche è enorme, è impossibile fare analisi “a occhio“. Se ci limitassimo a fissare per un secondo le immagini in formato cartolina, un essere umano impiegherebbe quasi tre giorni per esaminare tutti i dati», commenta Soler, ricercatore colombiano che dal 2021 risiede a Roma e primo autore dell’articolo in pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics che descrive la scoperta.

L’algoritmo ha rivelato una rete estesa e intricata di sottili strutture filiformi, i cosiddetti filamenti. La maggior parte dei filamenti nella regione interna della Via Lattea è risultata essere rivolta verso l’esterno del disco della nostra galassia, “come vermi che si allontanano dal piano galattico”, citando Carl Heiles, uno dei pionieri nello studio della struttura atomica dell’idrogeno galattico nel ventesimo secolo.

«Si tratta probabilmente dei resti di esplosioni multiple di supernove che spazzano via il gas e formano bolle che scoppiano quando raggiungono la scala caratteristica del piano galattico, come le bollicine che raggiungono la superficie in un bicchiere di spumante», commenta Ralf Klessen, anch’egli  principal investigator del progetto ECOgal.

«Il fatto che vediamo strutture per lo più orizzontali nella parte esterna della Via Lattea, dove c’è una forte diminuzione del numero di stelle massicce e di conseguenza un minor numero di supernove, suggerisce che stiamo registrando l’apporto di energia e di quantità di moto da parte delle stelle che modellano il gas nella nostra Galassia», aggiunge Klessen, che lavora presso il Centro di Astronomia dell’Università di Heidelberg in Germania.

Guarda su YouTube l’animazione che mostra la distribuzione dell’emissione dell’idrogeno atomico nella Via Lattea

«Il mezzo interstellare, cioè la materia e la radiazione che esistono nello spazio tra le stelle, è regolato dalla formazione delle stelle e dalle supernove, violente esplosioni che si verificano durante le ultime fasi evolutive di stelle più di dieci volte più massicce del Sole», commenta Patrick Hennebelle, che insieme a Klessen coordina il lavoro teorico nel progetto ECOgal.

«Le associazioni di supernove sono molto efficienti nel sostenere la turbolenza e nel sollevare il gas in un disco stratificato», chiarisce il ricercatore del Dipartimento di Astronomia del CEA/Saclay in Francia, «il ritrovamento di queste strutture filamentose nell’idrogeno atomico è un passo importante per comprendere il processo responsabile della formazione stellare su scala galattica».

Per ulteriori informazioni:
Su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The Galactic dynamics revealed by the filamentary structure in atomic hydrogen emission”, di J. D. Soler, M.-A. Miville-Deschenes, S. Molinari, R. S. Klessen, P. Hennebelle, L. Testi, N. M. McClure-Griffiths, H. Beuther, D. Elia, E. Schisano, A. Traficante, P. Girichidis, S. C. O. Glover, R. J. Smith, M. Sormani e R. Treß

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