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agosto 30, 2017 - e.s.o.

ALMA trova enormi riserve nascoste di gas turbolento in galassie lontane

La prima misura della presenza di molecole di CH+ in galassie "starburst" lontane aiuta la nostra comprensione della storia di formazione stellare nell'Unvierso

ALMA è stato usato per trovare riserve di gas freddo e turbolento intorno a galassie "starburst" distanti. Trovandovi il CH+ per la prima volta, questa #ricerca apre una nuova finestra all'esplorazione di una fase critica della formazione stellare. La presenza di questa molecola fa luce sulle modalità con cui le galassie riescono a estendere il periodo di formazione stellare rapida. I risultati sono pubblicati dalla rivista Nature.

Un'equipe con a capo Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francia) ha usato ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) per trovare indizi della presenza della molecola dell'idruro di carbonio CH+ [1] in galassie "starburst" lontane [2]. Il gruppo ha identificato un forte segnale di CH+ in cinque delle sei galassie osservate, tra cui la galassia SMM J2135-0102 soprannominata "Cosmic Eyelash" per la sua forma che ricorda lunghe ciglia (eso1012[3]. Questa #ricerca ha fornito nuove informazioni che possono aiutare gli astronomi a comprendere la crescita delle galassie e le modalità con cui i dintorni di una galassia ne alimentano la formazione stellare.

"CH+ è una molecola speciale, le serve molta energia per formarsi ed è molto reattiva, cioè ha una vita media molto breve e non può esssere trasportata lontana dal luogo di formazione. Perciò il CH+ traccia il flusso di energia nelle galassie e nei dintorni", commenta Martin Zwaan, un astronomo dell'ESO che ha collaborato all'articolo.

Un'analogia che spiega come il CH+ tracci la presenza di energia e' una barca su un oceano tropicale in una notte buia, senza luna: se le condizioni sono quelle giuste, il plancton fluorescente si illumina intorno alla barca che si sposta. La turbolenza causata dalla barca che scivola sull'acqua stimola l'emissione di luce da parte del plancton, luce che a sua volta rivela la presenza delle regioni turbolente nell'acqua scura sottostante. Poichè il CH+ si forma esclusivamente in piccole aree in cui i moti turbolenti del gas si dissipano, la sua detezione finisce con il tracciare l'energia su scala galattica.

Il CH+ osservato rivela dense onde d'urto, alimentate da venti caldi e veloci che si originano all'interno delle zone di formazione stellare della galassia. Questi venti soffiano attraverso la galassia e spingono la materia al di fuori, ma il loro moto turbolento è tale che parte del materiale può essere ricatturato dall'attrazione gravitazione della galassia stessa. Questo materiale si raccoglie in riserve turbolente di gas freddo, a bassa densità, che si estendono per più di 30 000 anni luce dalla zona di formazione stellare della galassia [4].

"Con il CH+ impariamo che l'energia è immagazzinata all'interno di venti di portata galattica e finisce come moto turbolento in riserve di gas freddo, precedentemente non note, che circondano la galassia", aggiunge Falgarone, prima autrice dell'articolo. "Il nostro risultato è una sfida alle teorie della formazione ed evoluzione delle galassie. Portando la turbolenza nella riserva di gas, questi venti galattici estendono la fase di starburst invece che spegnerla".

L'equipe ha determinato che i venti galattici da soli non possono riempire di gas le nuove riserve appena trovate e suggeriscono che la massa sia fornita dagli scontri e fusioni galattiche o dall'accrescimento da flussi di gas nascosti, come previsto dalla teoria corrente.

"Questa scoperta rappresenta un significativo passo verso la nostra comprensione delle modalità di regolazione del flusso di materia intorno alle galassie starburst più intense dell'Universo primordiale", conclude il Direttore Scientifico dell'ESO, Rob Ivison, coautore dell'articolo "Mostra che cosa si può ottenere quando si riuniscono scienziati di discipline diverse per sfruttare le capacità di uno dei telescopi più potenti del mondo."

Note

[1] CH + è un ione della molecola CH conosciuto come methilidyne in chimica. È una delle prime tre molecole mai scoperte nel mezzo interstellare. Dalla sua scoperta nei primi anni '40, la presenza di CH+ nello #spazio interstellare è stata un mistero perché è estremamente reattivo e quindi scompare più rapidamente di altre molecole.

[2] Queste galassie sono note per avere un tasso di formazione stellare molto più alto rispetto alle galassie piu' tranquille simili alla Via Lattea, rendendo queste strutture ideali per studiare la crescita della galassia e l'interazione tra gas, polvere, stelle e il buco nero al centro della galassia.

[3] #alma è stato utilizzato per ottenere spettri per ogni galassia. Uno spettro è una misura della luce, tipicamente di un oggetto astronomico, suddivisa nei suoi diversi colori (o lunghezze d'onda), nello stesso modo in cui le gocce di pioggia disperdono la luce per formare un arcobaleno. Poiché ogni elemento ha un'"impronta" unica nello spettro, gli spettri possono essere usati per determinare la composizione chimica degli oggetti osservati.

[4] Questi serbatoi turbolenti di gas diffuso possono essere della stessa natura degli aloni luminosi giganti visti intorno a quasar distanti.

Ulteriori Informazioni

Il lavoro è stato presentato nell'articolo intitolato “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies” di E. Falgarone et al., pubblicato dalla rivista Nature il 30 agosto 2017.

L'equipe è composta da E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francia), M.A. Zwaan (ESO, Germania), B. Godard (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francia), E. Bergin (University of Michigan, USA), R.J. Ivison (ESO, Germania; University of Edinburgh, Regno Unito), P. M. Andreani (ESO, Germania), F. Bournaud (CEA/AIM, Francia), R. S. Bussmann (Cornell University, USA), D. Elbaz (CEA/AIM, Francia), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, Francia), I. Oteo (University of Edinburgh, Regno Unito; #eso, Germania) e F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germania).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. #alma è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI).

La costruzione e la gestione di #alma sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di #alma (JAO: Joint #alma Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di #alma.

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella #ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di #alma, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: #eso Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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