Enigmi cosmici: svelato il mistero dei rari cerchi radio dell’universo
La scoperta di misteriosi anelli radio nel cosmo
Nel 2019, gli astronomi hanno scoperto delle enormi strutture circolari nel cosmo, chiamate ORCs (Odd Radio Circles), grazie al telescopio ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder). Questi anelli radio sono così grandi da contenere intere galassie al loro interno e si estendono per centinaia di migliaia di anni luce. La comunità scientifica si è interrogata sulla natura e l’origine di questi fenomeni, e ora un team guidato dalla Professoressa Alison Coil dell’Università della California a San Diego ritiene di aver trovato una risposta: gli anelli potrebbero essere formati da venti galattici in uscita, forse generati da stelle massicce in esplosione, note come supernove.
• La scoperta di misteriosi anelli radio nel cosmo
• Le galassie “starburst” e i venti galattici
• ORCs: massicci, rari e di origine sconosciuta
• Analisi e simulazioni per comprendere gli ORCs
• La ricerca di dati ottici e infrarossi
• Simulazioni numeriche e conclusioni
Le galassie “starburst” e i venti galattici
Il team di ricerca ha studiato le galassie “starburst”, caratterizzate da un tasso eccezionalmente alto di formazione stellare. Quando queste stelle muoiono ed esplodono, espellono gas nello spazio interstellare. Se un numero sufficiente di stelle esplode vicino l’una all’altra contemporaneamente, la forza delle esplosioni può spingere il gas fuori dalla galassia stessa, creando venti galattici che possono viaggiare fino a 2.000 chilometri al secondo.
“Queste galassie sono davvero interessanti”, ha detto Coil. “Si verificano quando due grandi galassie collidono. La fusione spinge tutto il gas in una regione molto piccola, causando un’intensa esplosione di formazione stellare. Le stelle massicce si esauriscono rapidamente e quando muoiono, espellono il loro gas come venti galattici in uscita”.
ORCs: massicci, rari e di origine sconosciuta
Gli sviluppi tecnologici hanno permesso ad ASKAP di scandagliare ampie porzioni del cielo a limiti molto deboli, rendendo rilevabili per la prima volta gli ORCs nel 2019. Sono stati proposti molteplici teorie per spiegare l’origine degli ORCs, tra cui nebulose planetarie e fusioni di buchi neri, ma i dati radio da soli non potevano discriminare tra le teorie. Il team di Coil ha iniziato a indagare su ORC 4, il primo ORC scoperto osservabile dall’emisfero settentrionale.
Analisi e simulazioni per comprendere gli ORCs
La ricerca di dati ottici e infrarossi
Fino ad allora, gli ORCs erano stati osservati solo attraverso le loro emissioni radio, senza alcun dato ottico. Il team di Coil ha utilizzato uno spettrografo a campo integrale presso l’Osservatorio W.M. Keck a Maunakea, Hawaii, per esaminare ORC 4, rivelando una quantità enorme di gas altamente luminoso, riscaldato e compresso, molto più di quanto si veda in una galassia media.
Con più domande che risposte, il team si è messo al lavoro come detective. Utilizzando dati di imaging ottico e infrarosso, hanno determinato che le stelle all’interno della galassia ORC 4 avevano circa 6 miliardi di anni. “C’è stata un’esplosione di formazione stellare in questa galassia, ma è terminata circa un miliardo di anni fa”, ha affermato Coil.
Simulazioni numeriche e conclusioni
Cassandra Lochhaas, una ricercatrice post-dottorato presso il Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics specializzata nel lato teorico dei venti galattici e coautrice dello studio, ha eseguito una serie di simulazioni numeriche al computer per replicare le dimensioni e le proprietà dell’ampio anello radio, inclusa la grande quantità di gas freddo e compresso nella galassia centrale.
Le sue simulazioni hanno mostrato venti galattici in uscita che soffiano per 200 milioni di anni prima di spegnersi. Quando il vento si è fermato, un’onda d’urto in avanti ha continuato a spingere gas ad alta temperatura fuori dalla galassia e ha creato un anello radio, mentre un’onda d’urto inversa ha inviato gas più freddo a cadere di nuovo sulla galassia. La simulazione si è svolta nel corso di 750 milioni di anni, all’interno del range stimato dell’età stellare di un miliardo di anni di ORC 4.
“Per far funzionare questo meccanismo è necessario un elevato tasso di flusso di massa in uscita, il che significa che sta espellendo molto materiale molto rapidamente. E il gas circostante appena fuori dalla galassia deve essere a bassa densità, altrimenti l’onda d’urto si arresta. Questi sono i due fattori chiave”, ha affermato Coil. “Si scopre che le galassie che abbiamo studiato hanno questi elevati tassi di flusso di massa in uscita. Sono rare, ma esistono. Penso davvero che questo indichi che gli ORCs provengono da qualche tipo di vento galattico in uscita”.
Non solo i venti in uscita possono aiutare gli astronomi a comprendere gli ORCs, ma gli ORCs possono anche aiutare gli astronomi a comprendere i venti in uscita. “Gli ORCs forniscono un modo per ’vedere’ i venti attraverso dati radio e spettroscopia”, ha detto Coil.
“Questo può aiutarci a determinare quanto siano comuni questi estremi venti galattici in uscita e qual è il ciclo di vita del vento. Possono anche aiutarci a saperne di più sull’evoluzione galattica: tutte le galassie massicce passano attraverso una fase ORC? Le galassie a spirale diventano ellittiche quando non formano più stelle? Penso che ci sia molto che possiamo imparare sugli ORCs e imparare dagli ORCs”.