La nascita di una galassia è cosa rara, specialmente nel nostro cortile cosmico. Questa volta abbiamo avuto per la fortuna di osservare questo fenomeno sul nascere.

L’evento è stato avvistato dal Dragonfly Array, ovvero uno strumento formato da 48 teleobiettivi Canon con sensori molto sensibili collegati che coprono ben sei gradi quadrati di cielo, trenta volta la dimensione della Luna piena. Questo ha il vantaggio di favorire la visione di un’area di cielo molto più ampia, per poi così poter scattare immagini molto profonde.

Tecniche innovative

Per osservare la particolare nascita della baby galaxy, il team dietro a Dragonfly ha provato a testare diverse tecniche di osservazione. Quella più riuscita ha permesso la creazione di una versione Pathfinder dell’array utilizzando solo tre obiettivi, ma sono dotati di un filtro speciale che consente di vedere solo una gamma molto ristretta di lunghezze d’onda (colori). Il gas idrogeno nello spazio può avere i suoi atomi eccitati, energizzati da diversi processi, tra cui stelle calde vicine, sbattere contro altre nuvole e così via. Questo gas emette quindi luce a una lunghezza d’onda molto specifica, chiamata H-alfa, che si trova nella parte rossa dello spettro a 656,5 nanometri.

Un filtro progettato per guardare solo quella lunghezza d’onda elimina molta luce estranea e vede solo idrogeno gassoso. Un telescopio estremamente sensibile ad ampio campo che vede solo la luce dell’idrogeno può essere utilizzato per cercare la formazione stellare e altri oggetti interessanti come appunto la nascita della baby galaxy.

Uno scatto di rara bellezza

A soli 12 milioni di anni luce dalla Terra si trova il gruppo M81, un piccolo gruppo di galassie che è uno dei più vicini alla Via Lattea. M81 è una galassia a spirale osservata spesso quasi di taglio, e presenta una forma irregolare, come se al suo interno si stesse verificando un esplosione. Questo oggetto celeste viene chiamato galassia starbust, la quale sta subendo al suo interno la nascita di una nuova stella. Nel suo centro si stanno sviluppando così tante stelle massicce che i loro venti stellari combinati stanno soffiando gas fuori dalla galassia stessa. Inoltre, alcune centinaia di milioni di anni fa, un passaggio ravvicinato con la vicina M81 ha estratto molto gas da M82, la gravità della galassia più grande ha creato lunghe stelle filanti da M82, chiamate code di marea.

Tutto ciò rende questa area del cielo un bersaglio perfetto per la versione di prova dell’array filtrato Dragonfly. Nella primavera del 2020 sono state effettuate centinaia di osservazioni sulla galassia, per così creare un’immagine H-alfa con un’esposizione totale di 95 ore. E sul bordo del disco di M82 è stata vista una macchia luminosa di emissione di H-alfa, che è stata nominata DF-E1 (Dragonfly Emission source 1), il primo emettitore di H-alfa scoperto dal piccolo array. Questo si sovrappone a una delle code di marea di M82, e questo rende molto probabile che si stia condensando del gas dopo essere stato strappato via.

M82 è una galassia osservata da molto tempo. Chi la studia ha trovato diversi piccoli nodi in DF-E1 che risultano essere giovani ammassi stellari che si formano dal gas che si osserva. I radiotelescopi mostrano anche che lì c’è molto idrogeno atomico a temperature molte basse, indicando che il gas si sta raffreddando per poi formare delle nuove stelle.

Il futuro della baby galaxy

Gli spettri presi usando l’enorme telescopio Keck alle Hawaii sono stati usati per determinare la velocità di DF-E1, e scoprono che si sta muovendo rispetto a M82 a circa 75 chilometri al secondo, abbastanza veloce da essere molto probabilmente non legato alla galassia; cioè probabilmente non rallenterà e ricadrà. La massa totale nel gas è circa 50 milioni di volte la massa del Sole. Nel complesso, queste informazioni rendono probabile che DF-E1 sia una galassia a sé stante, anche se piccola.

Quale potrebbe essere allora il suo destino? DF-E1 potrebbe ricadere su M82, poiché la velocità non è perfettamente determinata; o in caso contrario potrebbe unirsi al gruppo di altre piccole galassie del gruppo M81.

Il bello della faccenda è che DF-E1 non è un oggetto, cosmologicamente parlando, lontano dalla Terra, quindi di facile osservazione. E’ una neonata galassia nuova di zecca, nata dalle viscere strappate da M82, e la si può guardare quasi in tempo reale.

Fonti:

• Website: https://www.dragonflytelescope.org/
• Paper: https://arxiv.org/pdf/1401.5473.pdf

È la molecola di etere dimetilico, presente in un disco di formazione planetaria, la più grande mai individuata fino ad oggi nello spazio.

A riportarlo sono delle ricercatrici dell’ESO e dell’Osservatorio di Leiden nei Paesi Bassi, tramite l’utilizzo dell’Atacama Large Millimeter/subimillimeter Array (ALMA). La particella è composta da nove atomi ed è un precursore di molecole organiche più grandi che potrebbero portare all’emergere della vita.

L’articolo è stato pubblicato oggi sui canali ESO in occasione della Giornata Internazionale delle Donne 2022

«Con questo studio possiamo riuscire a comprendere con più chiarezza come il nostro e altri sistemi solari possano ospitare la vita», afferma Nashanty Bruken, studentessa di Master all’Osservatorio di Leiden e principale autrice dello studio pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics, «È entusiasmante scoprire come i nostri risultati si inseriscono in un quadro molto più ampio».

Molecole organiche fra le stelle

L’etere dimetilico è una molecola organica che si trova nelle nubi di formazione stellare. Prima d’ora non era mai stata osservata all’interno di un disco di formazione planetaria. Per individuarla, gli astronomi hanno ricercato le tracce del formiato di metile: un’altra molecola complessa, simile all’etere dimetilico ed elemento costitutivo di molecole organiche ancora più grandi.

«È qualcosa di unico trovare queste grandi molecole nei dischi planetari», aggiungere la coautrice Alice Booth, ricercatrice all’Osservatorio di Leiden, «All’inizio stavamo pensando che non fosse possibile osservarle».

Trappola per le polveri cosmiche

Queste grandi molecole sono state individuate nel disco di formazione planetaria che circonda la giovane stella IRS 48 (nota anche come Oph-IRS 48). Questa stella, a 444 anni luce di distanza dalla Terra nella costellazione dell’Ofiuco, è da sempre studiata per il suo disco che contiene una “trappola per la polvere”.

Questa regione si è formata o da un pianeta appena nato o da una stella compagna di IRS 48 e raccoglie una grande quantità di granelli di polvere di dimensioni millimetriche che possono riunirsi e crescere fino a formare oggetti di dimensioni simile a quelle di comete e asteroidi.

Particelle come l’etere dimetilico sembrano nascere dalle nubi di formazione stellare. In questi ambienti freddi, atomi e molecole semplici come il monossido di carbonio si attaccano ai granelli di polvere, formando uno strato di ghiaccio che può favorire la genesi di molecole più complesse. Infatti, la trappola di polvere del disco IRS 48 è anche un serbatoio di ghiaccio, poiché ospita granelli di polvere ricoperti da ghiaccio ricco di molecole complesse. È in questa zona che ALMA ha individuato la presenza di etere dimetilico: quando il calore prodotta da IRS 48 sublima il ghiaccio in gas, le molecole intrappolate, ereditate dalle nubi fredde, vengono liberate e diventano rilevabili per gli strumenti dell’ESO.

«Ora sappiamo che queste molecole complesse sono disponibili per nutrire i pianeti in formazione nel disco», spiega Booth, «Questo non era noto prima, poiché nella maggior parte dei sistemi queste molecole sono nascoste nel ghiaccio».

Queste molecole sono i precursori di molecole prebiotiche, come gli amminoacidi e gli zuccheri, che sono gli elementi di base costitutivi della vita. Studiandoli, gli scienziati possono quindi comprendere meglio come queste molecole prebiotiche vanno a finire sui pianeti, compreso il nostro.

«Speriamo che ulteriori osservazioni potranno favorire la comprensione dell’origine delle molecole prebiotiche nel Sistema Solare», conclude Nienke van der Marel, ricercatrice anche lei dell’Osservatorio di Leiden, che ha partecipato allo studio.

Ora l’Extremely Large Telescope (ELT), una volta entrato in funzione in Cile, consentirà all’equipe di studiare la chimica delle regioni più interne di altri dischi planetari, e rispondere così alle domande che hanno portato alla formazione di pianeti simili alla Terra.

Fonti: 

Release: https://www.eso.org/public/italy/news/eso2205/?lang

Astronomy and Astrophysics (March 2022): “A major asymmetric ice trap in a planet-forming disk: III. Firstt detection of dimethyl ether” (doi: 10.1051/004-6361/202142981)

La vita aliena si basa su leggi biochimiche completamente diverse dalle nostre.

Ci sono dei limiti nei modelli universali della biochimica. È quello che si afferma in una ricerca pubblicata nel Proceeding of the National Academy of Sciences (PNAS). Questi risultati forniscono una nuova opportunità per scoprire le caratteristiche della vita aliena con una biochimica diversa da quella presente sulla Terra.

La vita come (non) la conosciamo

Da sempre la ricerca della vita aliena si è limitata agli organismi che abbiamo sul nostro pianeta. Per gli astrobiologi non ci sono strumenti per prevedere le caratteristiche della “vita come non la conosciamo”.

«Vogliamo disporre nuovi strumenti per identificare e persino prevedere le caratteristiche della vita che non conosciamo», afferma la coautrice dello studio Sara Imari Walker dell’Arizona State University, «Per fare ciò, stiamo cercando di identificare le leggi universali che dovrebbero applicarsi a qualsiasi sistema biochimico. Questo comporta lo sviluppo di una teoria quantitativa per le origini della vita e l’utilizzo della statistica per guidare la nostra ricerca della vita su altri pianeti».

Sul nostro pianeta, la vita si sviluppa dall’interazione di centinaia di composti chimici e reazioni. Queste reazioni di base per ogni organismo sono condivise da tutta la vita sulla Terra. Le stesse regole però non valgono più quando si prendono in considerazione gli esopianeti.

«La vita è un concetto sorprendentemente difficile da definire», dichiara l’autore principale Dylan Gagler, analista di bioinformatica presso il Langone Medical Center della New York University di Manhattan, «Per riuscire a comprenderla bisogna interessarsi di cosa succede durante i processi biochimici».

Modelli enzimatici

Per arrivare a questo obiettivo, Gagler e Walker si sono concentrati sugli enzimi, motori funzionali principali della biochimica. Usando un database integrato dei genomi di diversi microrganismi, il team di ricerca è stato in grado di studiare la composizione enzimatica di diversi batteri (archei ed eucari). Come risultato gli astrobiologi hanno acquisito un nuovo tipo di universalità biochimica, individuando nuovi modelli statistici che spiegano il comportamento biochimico degli enzimi.

«Questo nuovo modello di universalità biochimica è generalizzabile per forme di vita sconosciute», spiega il coautore Hyunju Kim, assistente di ricerca presso la School of Earth and Space Exploration dell’ASU, «La nostra scoperta ci consente di sviluppare una nuova teoria per le regole generali della vita e così guidarci alla scoperta di vita aliena sugli esopianeti».

Fonti: 

Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS): “Scaling laws in enzyme function reveal a new kind of biochemical universality” by Dylan C. Gagler, Bradley Karas, Christopher P. Kempes and Sara I. Walker.

Brillamenti dai colori variopinti si diffondono nello spazio

Il bagliore residuo dell’energia rilasciata da una esplosione astronomica senza precedenti è stata osservata per la prima volta sulla Terra. Il fenomeno in questione si chiama kilonova e gli astronomi della Northwestern University sembrano essere riusciti a catturarlo tramite i loro potenti telescopi.

Fusione stellare

Una kilonova è un’esplosione astronomica che si verifica quando due oggetti celesti superdensi, come stelle di neutroni e buchi neri, si fondono tra loro. La loro luminosità è 1000 volte più intensa di quella di una “classica” nova. Nel caso preso in esame, un getto stretto e fuori asse di particelle ad alta energia ha accompagnato questo evento di fusione (ora denominato GW170817). Dalla fusione, tre anni e mezzo dopo, ciò che rimasta è una fonte di misteriosi raggi X.

Per spiegare l’insorgere di questa nuova sorgente, gli astrofisici ritengono che l’espansione dei detriti ottenuti dalla fusione abbia generato uno shock, simile a quello che si ha al passaggio di un areo supersonico. Questo shock ha riscaldato il materiale e le polveri circostanti, generando emissioni di raggi X, note come il bagliore residuo di kilonova.

«Siamo entrati in un territorio inesplorato», afferma Aprajita Hajela, ricercatrice della Northwestern a capo della ricerca, «Ciò ci dà l’opportunità di studiare e comprendere nuovi processi fisici, che prima non erano mai stati osservati».

Raggi X che precipitano in un buco nero

La ricerca su GW170817 è incominciata nell’agosto del 2017. Utilizzando il Chandra X-ray Observatory della NASA, gli scienziati hanno studiato le emissioni di raggi X di un getto, prodotto dalla fusione tra stelle di neutroni, che si muoveva alla velocità della luce. L’anno successivo però, le emissioni di raggi sono incominciate a svanire, mentre la scia luminosa del getto ha iniziato a rallentare per poi espandersi.

«Queste variazioni nello schema dei raggi X ci hanno permesso di rilevare qualcosa d’insolito nei pressi della kilonova», aggiunge Raffaella Margutti, astrofisica della University of California presso Berkeley, «Sembra esserci un altra sorgente di raggi X oltre alla fusione tra le due stelle di neutroni».

I ricercatori sono arrivati alla conclusione che potrebbe trattarsi di un buco nero.

Il coautore Joe Bright, anche lui ricercatore presso la University of California, spiega: «Abbiamo osservato per la prima volta come il bagliore residuo di kilonova sembri precipitare in un buco nero. Questi risultati sono qualcosa di entusiasmante».

Simili osservazioni consentono di approfondire, infatti, gli studi su come la materia cade all’interno dei buchi neri e apre nuove prospettive nel campo dell’astrofisica.

«Il sistema di GW170817 potrebbe avere implicazioni di vasta portata», conclude Kate Alexander, borsista di post-dottorato CIERA presso la Northwestern, «Non vediamo l’ora di scoprire quali altre sorprese ha in serbo per noi».

Fonti:

Release:https://news.northwestern.edu/stories/2022/02/kilonova-afterglow-potentially-spotted-for-first-time/

Individuato un sistema di giganti buchi neri danzanti. Le loro orbite sono così vicine che la coppia tende a fondersi in un unico corpo celeste.

I buchi neri supermassicci possiedono una massa da milioni a miliardi di volte superiore quella del Sole e si trovano nel centro della maggior parte delle galassie. Da sempre gli astronomi si domandano come questi oggetti celesti nascano; si ritiene che siano il risultato della fusione tra due buchi neri più piccoli, ma fino ad oggi non si erano riscontrate prove che potessero confermare una simile ipotesi.

Uno studio, pubblicato recentemente in The Astrophysical Journal Letters, potrebbe però cambiare le cose. Alcuni ricercatori della NASA hanno osservato un buco nero supermassiccio che sembra avere un compagno che gli orbita intorno. Questo sistema rotante viene chiamato “buco nero binario”, ed è costituito da, appunto, buchi neri che orbitano molto vicini l’uno all’altro.

Il diametro dell’orbita tra i due buchi neri risulta essere dalle 10 alle 100 volte più piccolo dell’unico altro “binario supermassiccio” già osservato (GW150914) e si prevede che la coppia si fonderà in circa 10.000 anni. In pratica, questi due buchi neri sono sulla strada della collisione per circa il 99%.

I dati per questo studio sono stati raccolti dagli astronomi Joseph Lazio e l’italiano Michele Vallisneri, del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, dove i due scienziati hanno analizzato il comportamento dei due buchi neri e cercato di interpretare le emissioni radio trasmesse.

Getti di blazar

Il buco nero binario individuato potrebbe avere un blazar, denominato PKS 2131-021. Un blazar è una sorgente altamente energetica e molto compatta, associata ai buchi neri supermassicci. Infatti, quest’ultimi non emettono luce, ma la loro forza di gravità può attrarre dischi di gas molto caldo, che incominciano a espellere materiale luminoso nello spazio circostante. Tali getti di energia possono estendersi per milioni di anni luce.

PKS 2131-021 è situato a circa 9 miliardi di anni luce dalla Terra, ed è uno dei 1.800 blazar monitorati dall’Owens Valley Radio Observatory. Questo blazar presenta però un anomalo comportamento: la sua luminosità mostra uno schema regolare come quello di un orologio svizzero.

Gli astronomi dello studio credono che questa regolarità sia dovuta alla presenza dei buchi neri che ruotano insieme. Per conferma questa ulteriore ipotesi, si sta cercando di rilevare le onde gravitazionali provenienti dal sistema.

La ricerca sui buchi neri binari e i blazar vanno avanti da moltissimo tempo.

«Ci sono voluti 45 anni di osservazioni per ottenere i risultati che abbiamo oggi», afferma Joseph Lazio, «La nostra ricerca è incominciata nel 2016. Da quel momento, il nostro team ha raccolto i dati settimana dopo settimana, mese dopo mese, per riuscire a dare una prima preliminare risposta all’origine dei buchi neri supermassicci. Questo lavoro è una testimonianza dell’importanza della perseveranza».

Fonti:

Release: https://www.jpl.nasa.gov/news/astronomers-find-two-giant-black-holes-spiraling-toward-a-collision?utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=daily20220224-1

The Astrophysical Journal Letters (February 2022): “The Unanticipated Phenomenology of the Blazar PKS 2131-021: A Unique Super-Massive Black hole Binary Candidate” was funded by Caltech, the Max Planck Institute for Radio Astronomy, NASA, National Science Foundation (NSF), the Academy of Finland, the European Research Council, ANID-FONDECYT (Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo-Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico in Chile), the Natural Science and Engineering Council of Canada, the Foundation for Research and Technology – Hellas in Greece, the Hellenic Foundation for Research and Innovation in Greece, and the University of Michigan. Other Caltech authors include Tim Pearson, Vikram Ravi, Kieran Cleary, Matthew Graham, and Tom Prince. Other authors from the Jet Propulsion Laboratory, which is managed by Caltech for NASA, include Michele Vallisneri and Joseph Lazio.