Osservando l'alone di gas brillante della Via Lattea ai raggi X, il telescopio spaziale XMM-Newton dell'ESA ha raccolto nuovi dati sul processo che coinvolge le fontane di gas caldo nella nostra Galassia. Un tale scenario, con il flusso di gas dal disco galattico in un alone dove si condensa in nubi più fredde e successivamente scende di nuovo al disco, conferma l'importanza delle esplosioni di supernova nel forgiare l'evoluzione del mezzo interstellare e dell'intera Galassia.
Il mezzo interstellare (ISM) nella Via Lattea è un sistema complesso e dinamico composto da gas in diverse fasi, che coprono una vasta gamma di densità e temperature. L'interazione tra le varie fasi della ISM, vale a dire il gas caldo e freddo, determina l'intera storia della formazione stellare nella nostra Galassia, modellando i luoghi di nascita delle stelle. Le stelle più massicce, in particolare, hanno una profonda influenza sulla ISM, in quanto rilasciano grandi quantità di energia sia durante la loro vita e con le esplosioni di supernova. Comprendere la struttura e la dinamica dell'ISM è un elemento chiave per cercare di capire i processi di formazione stellare nella Galassia e l'evoluzione delle galassie a spirale in generale.
In una fase dell'ISM, il gas caldo, ha densità molto bassa (inferiore a 0,01 centimetri-3 ) e temperature di alcuni milioni di gradi Kelvin, quindi è abbastanza caldo da emettere raggi X. L'esistenza della componente calda dell'ISM è stato proposta inizialmente nel 1970, non molto tempo dopo che lo studio ai raggi X ha aperto una nuova finestra nella ricerca astronomica e da allora è diventato chiaro che la fase di caldo rappresenta una componente importante dell'ISM come lo sono più direttamente le tracce l'iniezione di energia nell'ISM da stelle e supernove.
Le esplosioni di Supernova che riscaldano l'ISM possono cacciare gas caldo del disco galattico nelle cosiddette fontane, formando un alone di gas caldo attorno alla Via Lattea. Tale alone è stato innanzitutto rilevato dal telescopio a raggi X ROSAT nei primi anni 1990, aloni e simili sono stati individuate anche in altrem galassie a spirale. Nello scenario di fontana galattica, quando il gas sale al di sopra e al di sotto del disco, raggiungendo numerosi kiloparsec di estensione, emette radiazioni e quindi diventa più fresco. Questo gas raffreddato inizia a condensarsi in nubi che poi ricadono nel disco, assomigliando ad una fontana: questo crea una circolazione globale di gas nella galassia che collega dinamicamente il disco e l'aureola. Le osservazioni radio del gas di idrogeno nelle nostre strutture mostrano quelle che si pensano siano super bolle del disco, che danno luogo a fontane galattiche. Tuttavia, non possiamo vedere il gas caldo in aumento nell'aureola in queste strutture, perché i raggi X vengono assorbiti dal materiale nel disco.
"Anche se non possiamo osservare direttamente il gas caldo spuntare fuori dal disco, è stato a lungo sospettato che le fontane galattiche sono responsabili del gas caldo osservato nell'alone dellq Via Lattea'", spiega David Henley presso l'Università della Georgia, negli Stati Uniti, che ha condotto uno studio che fornisce nuove prove a sostegno di un meccanismo galattico a fontana nella nostra Galassia. "Abbiamo studiato gli spettri dei raggi-X che emettono gas caldo nell'alone galattico, confrontandoli con le previsioni dettagliate provenienti da diversi modelli. Lo scenario galattico a fontana si rivelò essere quello che meglio descrive i nostri dati", aggiunge.
Lo studio si basa su una serie di osservazioni spettroscopiche effettuate con il'X-Ray Observatory dell'ESA, lo XMM-Newton, intese a promuovere l'emissione di gas nell'alone galattico, che è dominato da atomi altamente ionizzati di ossigeno. Henley e collaboratori hanno confrontato i dati con le previsioni provenienti da tre diversi modelli che sono stati avanzati per spiegare l'origine dei gas caldi: in un caso, il gas caldo è maturato da materiale extragalattico, un altro modello ritiene responsabili le esplosioni di supernova che si svolgono nella stessa aureola, infine, un terzo modello si basa su supernovae che alimentano la dinamica turbolenta degli ISM fino a produrre tra le altre caratteristiche, le fontane galattiche. "L'alta qualità degli spettri raccolti da XMM-Newton sono stati essenziali nel discriminare quello esatto tra i diversi modelli, puntando verso l'importante contributo alle fontane galattiche causate dall'emissione di raggi X di supernove", ha commentato Norbert Schartel, XMM-Newton Project Scientist.
Questo risultato dimostra che le fontane galattiche svolgono un ruolo importante nella miscelazione e nella distribuzione di gas nell'ISM, confermando gli indizi precedenti circa il ruolo cruciale delle supernovae nell'evoluzione globale della Via Lattea. "Ci sono ancora alcune questioni aperte, ma ci sentiamo un passo più vicino alla soluzione della questione dell'origine dell'alone di gas caldo. Ulteriori osservazioni, ampliando la portata del sondaggio attuale, così come simulazioni più dettagliate sul fronte teorico sicuramente sapranno gettare nuova luce su questo problema", conclude Henley.
Note per i redattori:
Lo studio si basa su un sondaggio del sottofondo a raggi X (SXRB) mediante archiviazione osservazioni XMM-Newton ottenuti con le telecamere EPIC. L'indagine, presentata in una pubblicazione compagno (Henley & Shelton, 2010, ApJS, 187, 388), si compone di 590 misurazioni delle OVII e intensità OVIII effettuata ad longitudine galattica tra l = 120 ° e l = 240 °.
Questo studio ha utilizzato un sotto-campione del sondaggio, composto da 26 osservazioni, selezionate in modo che le misurazioni fossero entrambe ad alta latitudine galattica (| b |> 30 °) e minimamente contaminate dal vento solare.
Lo studio ha confrontato i dati osservati con le previsioni provenienti dai tre modelli. Ulteriori dettagli su questi tre scenari teorici sono forniti nel documento dello studio (Henley et al., 2010, ApJ, 723, 935).
Pubblicazioni correlate:
Henley, DB, et al, "L'origine del gas caldo nell'alone galattico: modelli di confronto con le osservazioni di XMM-Newton"., 2010, Astrophysical Journal, volume 723, pagine 935-953. DOI: 10.1088/0004-637X/723/1/935
Foto di apertura:
Questa illustrazione della Via Lattea mostra lo scenario galattico a fontana: le esplosioni di supernova nel calore del disco galattico possono guidare il gas caldo fuori dal disco, creando fontane galattiche che contribuiscono alla formazione di un alone di gas caldo attorno la Via Lattea. Quand il gas sale al di sopra e al di sotto del disco, raggiungendo molti kiloparsec emette radiazioni e quindi diventa più freddo, condensandosi in nubi che poi ricadono nel disco, come una sorta di fontana.
Le fontane mostrate in questa figura sono puramente indicative, in quanto il numero di fontane effettivamente presenti nella Via Lattea non è ben nota.
In questa illustrazione, le dimensioni approssimative delle fontane galattiche sono rispetto alle dimensioni della Galassia e alla posizione approssimativa del Sole è anche indicata. Le distanze sono date in chiloparsec (KPC).
Fonte:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=47990
A cura di Arthur McPaul
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