Andromeda è piena di buchi neri!

Utilizzando di dati provenienti dal Chandra X-ray Observatory della NASA, gli astronomi hanno scoperto una miniera d'oro senza precedenti di buchi neri nella Galassia di Andromeda, una delle galassie più vicine alla Via Lattea.

Utilizzando più di 150 osservazioni di Chandra in 13 anni, i ricercatori hanno identificato 26 candidati buchi neri, il più grande numero mai noto in una galassia di fuori della nostra. Molti considerano che Andromeda e la Via Lattea si scontreranno tra diversi miliardi.

"Anche se siamo entusiasti di trovare così tanti buchi neri in Andromeda, pensiamo che sia solo la punta di un iceberg", ha detto Robin Barnard dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) a Cambridge, Mass., ed autore principale di un nuovo documento che descrive questi risultati.
"La maggior parte dei buchi neri non hanno compagni vicini e sono invisibile a noi".

I candidati buchi neri appartengono alla categoria di massa stellare, nel senso che si sono formati negli spasimi della morte di stelle molto massicce e in genere hanno masse da cinque a 10 volte quella del nostro Sole.
Gli astronomi possono rilevare questi oggetti altrimenti invisibili dal materiale tirata da una stella compagna e riscaldata fino a produrre la radiazione prima di scomparire nel buco nero.

Il primo passo per identificare questi buchi neri è stato quello di assicurarsi che fossero sistemi di massa stellare nella galassia di Andromeda, piuttosto che i buchi neri supermassicci al cuore di galassie più distanti.
Per fare questo, i ricercatori hanno utilizzato una nuova tecnica che si basa su informazioni relative alla luminosità e alla variabilità delle sorgenti di raggi X nei dati di Chandra.
In breve, i sistemi di massa stellare cambiano molto più velocemente di quanto lo facciano i buchi neri supermassicci.

Per classificare i sistemi di Andromeda come i buchi neri, gli astronomi hanno osservato che queste sorgenti di raggi X hanno caratteristiche particolari: cioè, erano più luminosi di un certo livello di raggi X e avevano anche un colore particolare.
Fonti contenenti stelle di neutroni, non mostrano entrambe queste caratteristiche simultaneamente. Ma le fonti contenenti buchi neri lo fanno.

Lo XMM-Newton X-ray Observatory dell'Agenzia Spaziale Europea ha aggiunto il supporto fondamentale per questo lavoro, fornendo agli spettri di raggi X, la distribuzione dei raggi X con l'energia, per alcuni dei candidati buchi neri.
Gli spettri sono importanti informazioni che consenteno di determinare la natura di questi oggetti.

"Osservando le istantanee che coprono più di una dozzina di anni, siamo in grado di costruire una visione unica utile di M31", ha detto il co-autore Michael Garcia, anche del TUF.
"Il risultato delle esposizioni molto lunghe ci permette di testare se le singole fonti siano buchi neri o stelle di neutroni."

Il gruppo di ricerca precedentemente ha identificato nove candidati buchi neri all'interno della regione coperta dai dati di Chandra e gli attuali risultati sono aumentare ad un totale di 35.
Otto di questi sono associati con gli ammassi globulari, le antiche concentrazioni di stelle distribuite in un modello sferico intorno al centro della galassia.
Questo differenzia anche Andromeda dalla Via Lattea, in cui gli astronomi non hanno ancora trovato un buco nero simile a uno degli ammassi globulari della Via Lattea.

Sette di questi candidati buchi neri si trovano a 1.000 anni luce dal centro della galassia Andromeda, che rappresentanl il maggior numero di candidati buchi neri con proprietà simili situati vicino al centro della nostra galassia.

Questa non è una sorpresa per gli astronomi a causa del maggior rigonfiamento delle stelle nel centro di Andromeda, permettendo ai buchi più neri di formarsi.
"Quando si tratta di trovare i buchi neri nella regione centrale di una galassia, c'è maggiore possibiltà se esso è grande", ha detto il co-autore Stephen Murray della Johns Hopkins University e TUF. "Nel caso di Andromeda abbiamo un rigonfiamento più grande e un buco nero supermassiccio più grande della Via Lattea, per cui ci aspettiamo che ci siano anche buchi neri più piccoli".

Questo nuovo lavoro conferma previsioni fatte in precedenza nella missione Chandra sulle proprietà delle sorgenti di raggi X vicino al centro di M31. Studi precedenti effettuati da Rasmus Voss e Marat Gilfanov del Max Planck Institute for Astrophysics di Garching, Germania, aveva utilizzato Chandra per indicare che c'era un numero insolitamente elevato di fonti di raggi X vicino al centro di M31.

Essi predissero che la maggior parte di queste sorgenti di raggi X in eccesso dovevano contenere buchi neri che avevano incontrato e catturato stelle di piccola massa. Questa nuova individuazione di sette buchi neri candidati neri vicino al centro di M31 dà un forte sostegno a queste affermazioni.
"Siamo particolarmente entusiasti di vedere così tanti candidati buchi neri presente vicino al centro galattico, perché ci aspettavamo di vederli e sono stati cercati per anni", ha detto Barnard.

Questi risultati saranno pubblicati nel numero del 20 di The Astrophysical Journal di giugno. Molte delle osservazioni su Andromeda sono state fatte all'interno del Programma Garantito di Chandra Time Observer.

Traduzione e adattamento a cura di Arthur McPaul

Foto di apertura
I dati del Chandra X-ray Observatory della NASA sono stati utilizzato per scoprire 26 candidati buchi neri nel vicino galattico della Via Lattea, Andromeda. (Credit: X-ray: NASA / CXC / SAO / R Barnard, Z. Lee et al, Ottico:.. NOAO / AURA / NSF / REU Program / B. Schoening, V. Harvey e Descubre Foundation / CAHA / OAUV / DSA / V. Peris)

Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130612154019.htm

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Colossale alone caldo che avvolge due galassie ripreso da Chandra

Gli scienziati hanno utilizzato il telescopio spaziale Chandra per fare uno studio dettagliato di una enorme nube di gas caldo che avvolge due grandi galassie in collisione. Questo insolitamente grande serbatoio di gas contiene più di 10 miliardi di Soli e si estende per circa 300.000 anni luce irradiandole ad una temperatura di oltre 7 milioni di gradi.

Questa gigantesca nube di gas, che gli scienziati chiamano un "alone", si trova nel sistema chiamato NGC 6240. Gli astronomi sanno da tempo che NGC 6240 è il sito della fusione di due grandi galassie a spirale di dimensioni simili alla nostra Via Lattea. Ogni galassia contiene un buco nero supermassiccio al suo centro. I buchi neri sono a spirale l'un verso l'altro e possono finalmente fondersi per formare un buco nero più grande.
Un'altra conseguenza della collisione tra le galassie è che il gas contenuto in ciascun singola galassia è stato violentemente surriscaldato. Ciò ha causato un incremento delle nascite di nuove stelle che dura da almeno 200 milioni di anni. Durante questa esplosione di nascita stellare, alcune delle stelle più massicce hanno ragggiunto, attraverso la loro evoluzione la fase esplosiva per diventare in tempi relativamente brevi delle supernove.

Gli scienziati coinvolti in questo studio, sostengono che queste esplosioni di supernova abbiano disperso quantità relativamente elevate di elementi importanti come l'ossigeno, il neon, il magnesio, il silicio nel gas caldo delle galassie appena scontratesi. Secondo i ricercatori, i dati suggeriscono che questo gas si è lentamente arricchito e ampliato, mescolandosi con il gas refrigerante che era già presente.
Durante gli scontri prolungati, si sono verificate esplosioni più brevi di formazione stellare. Per esempio, la più recente esplosione di formazione stellare è durata per circa cinque milioni di anni e si è verificata circa 20 milioni di anni fa. Tuttavia, gli autori non ritengono che il gas caldo sia stato prodotto proprio da questa raffica più breve.
Che cosa ci riserva il futuro delle osservazioni di NGC 6240? Molto probabilmente le due galassie a spirale formeranno una giovane galassia ellittica nel corso di milioni di anni. Non è chiaro, tuttavia, se la quantità di gas caldo possa essere mantenuta da questa galassia di recente formazione, piuttosto che persa nello spazio circostante.

Indipendentemente da ciò, la collisione offre l'opportunità di assistere a una versione di un evento che era comune nell'Universo primordiale, quando le galassie erano molto più vicine e unite.

In questa nuova immagine composita di NGC 6240, i raggi X del satellite Chandra ci rivelano la nube di gas caldo di colore porpora. Questi dati sono stati combinati con i dati ottici del telescopio spaziale Hubble, che mostra lunghe code mareali dalle galassie che si fondono e si estendono a destra in basso nell'immagine.
Un documento che descrive questi nuovi risultati in NGC 6240 sono disponibili online e sono apparsi nel nemero del 10 marzo 2013 del The Astrophysical Journal. Gli autori di questo studio sono stati Emanuele Nardini (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, o TUF, Cambridge, MA e attualmente presso la Keele University, UK), Junfeng Wang (CFA e attualmente presso la Northwestern University, Evanston, IL), Pepi Fabbiano (CFA ), Martin Elvis (CFA), Silvia Pellegrini (Università degli Studi di Bologna, Italia), Guido Risalti (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia e TUF), Margarita Karovska (CFA) e Andreas Zezas (Università di Creta, Grecia e CfA ).

A cura di Arthur McPaul

Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130430151549.htm

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Così Esplose la supernovae Keplero

Secondo il team che ha condotto un recente studio basandosi su dati del telescopio spaziale Chandra della NASA, la supernova del 1604 osservata da Keplero sarebbe esplosa in un sistema binario composto da una gigante rossa e una nana bianca. Eccezione o regola nelle esplosioni classificate come tipo Ia? La risposta definitiva non c'è ancora.

Sono passati più di quattro secoli da quando nel 1604 Keplero identificò un nuovo astro nel cielo, apparso all’improvviso e brillante più di tutte le altre stelle, scomparso poi alla vista dopo alcuni mesi. Quell’evento, inspiegabile all’epoca, era associato all’esplosione di una supernova, l’ultima che sia avvenuta nella nostra Galassia.

Un fenomeno che, grazie ai più avanzati strumenti a disposizione degli astrofisici, ha ancora oggi molto da rivelare. Gli ultimi studi condotti su quel che rimane di questa gigantesca esplosione, ovvero una nube di gas e polveri in espansione, condotti con le osservazioni nei raggi X del telescopio spaziale Chandra della NASA hanno INFATTI permesso di ricostruire come si sia prodotta la supernova di Keplero.

Secondo Mark Burkley, della North Carolina State University, che ha guidato il team coinvolto nello studio, l’esplosione è stata innescata in un sistema stellare binario in cui un astro era una nana bianca e l’altro una gigante rossa, dando vita a quella che viene chiamata una Supernova di tipo Ia. Viene così confermato uno dei due possibili scenari oggi più accreditati per l’innesco di questi fenomeni, scartando invece la possibilità che l’esplosione sia avvenuta in seguito alla fusione di due nane bianche. “Non possiamo certo dire che sia così per tutte le supernovae di tipo Ia, ma la nostra analisi per quella di Keplero ci fa ritenere che sia stata innescata da una nana bianca che ha strappato materia da una compagna” dice Burkley. “Capire come avvengano queste esplosioni è fondamentale per migliorare i processi per la misura delle distanze cosmiche in cui vengono utilizzati questi oggetti celesti”.

I ricercatori sono giunti a queste conclusioni analizzando le immagini nei raggi X di Chandra in cui si evidenzia una struttura discoidale in prossimità del centro del resto della supernova, interpretata come il risultato della collisione tra il materiale espulso dalla supernova e quello presente attorno alla gigante rossa prima dell’esplosione, anche se non viene esclusa la possibilità che quello osservato possa essere semplicemente il pulviscolo associato all’esplosione. A rafforzare però la convinzione che questo disco sia legato alla compagna della stella esplosa ci sono due ulteriori indizi: il primo è dato dalla presenza in esso di tracce significative di magnesio, elemento chimico che non viene prodotto in maniera così massiccia in un evento di tipo Ia. Il secondo è che una struttura molto simile per estensione e posizione e riconducibile a brandelli di stella espulsi da venti stellari piuttosto che veri e propri resti di supernova sia stata osservata da un altro telescopio spaziale, Spitzer, ma questa volta nell’infrarosso.

Foto In alto:
Il resto della supernova di Keplero apparsa nel 1604 e ripresa oggi dal telescopio spaziale chandra della NASA nei raggi X. L'area tratteggiata è la struttura a disco che sarebbe dovuta all'impatto del materiale esplulso dalla supernova con il disco di gas e polveri attorno alla gigante rossa prima dell'esplosione. Crediti: NASA/CXC/NCSU/M.Burkey et al

A Cura Di Antonio Marro

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/03/18/mondi-a-confronto/

Un giovanissimo resto di supernova

Durante una survey a raggi X delle regioni centrali della nostra galassia, il satellite Swift della NASA ha scoperto i resti precedentemente sconosciuti di una stella in frantumi, esplosa circa 2500 anni fa. Si tratta di uno dei più giovani noti resti di supernova scoperti nella Via Lattea.

Per essere un resto di supernova, è praticamente un ragazzino. Appena 2500 anni. Si tratta di G306.3-0.9, l’oggetto appena individuato grazie al satellite della NASA Swift, che diventa uno dei più giovani “relitti” causati dall’esplosione di una supernova identificati nella nostra galassia.

Gli astronomi stimano che l’esplosione di una supernova si verifichi una o due volte in un secolo nella Via Lattea. L’espansione dell’onda d’urto e il caldo dei detriti stellare si disperdono lentamente nel corso di centinaia di migliaia di anni, per poi mescolarsi e fondersi con il gas stellare. I giovani resti di supernova sono quindi un’ottima occasione per studiare le caratteristiche della stella di partenza e la dinamica della sua esplosione, perché ne portano ancora i segni, presto destinati a disperdersi.

I resti di supernova emettono energia in tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi gamma, e importanti indizi si possono trovare in ogni banda di energia. I raggi X rivelano il movimento dei detriti in espansione, il loro contenuto chimico, e la loro interazione con l’ambiente interstellare.

“Gli astronomi hanno già catalogato più di 300 resti di supernova nella galassia”, ha detto il ricercatore Mark Reynolds, post-dottorato presso l’Università del Michigan ad Ann Arbor. “La nostra analisi indica che G306.3-0.9 ha probabilmente un età di 2.500 anni, che lo rende uno dei 20 più giovani resti individuati.”

Reynolds conduce l’indagine Swift Galactic Plane Survey, che punta a mappare una striscia di cielo dell’ampiezza di due gradi lungo il piano centrale della Via Lattea, in raggi X e ultravioletti. La scansione è iniziata nel 2011 e si prevede di completarla entro questa estate.

“L’indagine Swift sfrutta le immagini a raggi infrarossi precedentemente compilate dal telescopio spaziale Spitzer della NASA e la estende alle energie più alte”, ha detto il membro del team Michael Siegel, ricercatore associato presso il Swift Mission Operations Center (MOC) a State College, Pennsylvania, che è gestito dalla Penn State University. “Le immagini ad infrarossi e raggi X si completano a vicenda, perché la luce a queste lunghezze d’onda penetra le nubi di polvere nel piano galattico, mentre i raggi ultravioletti vengono in gran parte assorbiti.”

Il 22 febbraio 2011, Swift si è concentrato su un settore di cielo vicino al confine meridionale della costellazione del Centauro. Anche se nulla di insolito è apparso nel esposizione ai raggi ultravioletti, l’indagine ai raggi X ha rivelato un corpo esteso, semi-circolare che ricordava un resto di supernova. Una ricerca sui dati d’archivio ha rivelato che nella stessa regione era stato avvistato qualcosa anche nelle immagini a infrarossi del telescopio spaziale Spitzer e nei dati radio dal Synthesis Telescope Molonglo Observatory in Australia.

Per approfondire, i ricercatori hanno allora eseguito una scansione di 83 minuti di con il NASA Chandra X-ray Observatory, arricchita dalle osservazioni radio aggiuntive dal Australia Telescope Compact Array (ATCA).

“La fantastica sensibilità di ATCA ci ha permesso di vedere quello che, a lunghezze d’onda radio, risulta essere il più debole resto di supernova che abbiamo mai visto nella nostra galassia”, ha detto Cleo Loi, uno studente universitario presso l’Università di Sydney che ha condotto le analisi delle osservazioni radio.

Utilizzando una distanza stimata di 26.000 anni-luce per G306.3-0.9, gli scienziati hanno stabilito che l’onda d’urto dell’esplosione è corsa attraverso lo spazio a circa 1,5 milioni mph (2,4 milioni di km / h). Le osservazioni di Chandra rivelano la presenza di ferro, neon, silicio e zolfo a temperature che superano i 50 milioni di gradi F (28 milioni C).

“Non abbiamo ancora informazioni sufficienti per determinare il tipo di supernova, ma abbiamo programmato una ulteriore osservazione Chandra per migliorare l’immagine”, ha detto il coautore Jamie Kennea, anche un ricercatore presso il Swift MOC. “Non vediamo nessuna prova convincente che l’esplosione abbia formato una stella di neutroni, ma ci auguriamo di capirlo in futuro.”

Foto In alto:
L’immagine di G306.3-0.9. CREDIT: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Michigan/M. Reynolds et al; Infrared: NASA/JPL-Caltech; Radio: CSIRO/ATNF/ATCA

A Cura Di Antonio Marro

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2013/03/18/mondi-a-confronto/

La Fenice Risorge Dalle Sue Ceneri...

Così come la Fenice che risorge dalle ceneri… È questa la metafora usata dagli autori di uno studio pubblicato dalla rivista Nature relativa all’ammasso di galassie Phoenix, le cui caratteristiche stanno infrangendo diversi “record” cosmici.

Il primo e il più importante è che al centro di questo imponente ammasso di galassie, distante quasi sei miliardi di anni luce dalla Terra e chiamato Phoenix (Fenice) dal nome della costellazione che caratterizza la parte di cielo dove si trova, è in atto un’intensa attività di formazione stellare. Il che contraddice quello che gli astrofisici e gli astronomi hanno fin qui ritenuto e cioè che la parte centrale degli ammassi di galassie fosse “dormiente”, fatta di stelle e galassie antiche, senza il vigore necessario a dare vita ad una intensa attività di formazione stellare. E invece il tasso di formazione stellare al centro di questo ammasso è pari a venti volte quello registrato in altri ammassi di galassie e appena la metà di quelli più intensi rilevati.

Non solo, ma Phoenix, come ha registrato il satellite della NASA Chandra, è un potente produttore di raggi x e la velocità di raffreddamento del gas caldo nelle regioni centrali dell’ammasso è la maggiore mai registrata. “La parte centrale di questo ammasso – dice Michael McDonald del MIT e autore dell’articolo – sembra essere tornata alla vita, così come la Fenice risorge dalle sue ceneri”.

Secondo gli studiosi, il buco nero al centro dell’ammasso di galassie, producendo continui e potenti getti, immetterebbe energia nel sistema, rallentando così il processo di raffreddamento del gas, come è stato riscontrato nell’ammasso di galassie Perseo. Ma nel caso di Phoenix, il satellite Chandra ha rilevato una discontinuità nella produzione dei getti, permettendo al gas di raffreddarsi assai più velocemente, così da dar vita ad una intensa attività di formazione stellare. “Phoenix ha un’elevata emissione di raggi X dal suo centro, così intensa che l’intero ammasso è il più “luminoso” mai osservato”, aggiunge Bradford Benson del Kavli Institute for Cosmological Physic all’Università di Chicago. “Questo ha immediatamente destato il nostro interesse perché significava che gas freddo si stava condensando al centro dell’ammasso”.

Sono stati necessari mesi di verifiche dei dati provenienti da otto diversi strumenti e istituti per avere la conferma che fosse in atto una intensa attività di formazione stellare, ma i risultati ora aprono a nuove strade nello studio di come nascano e si evolvano le galassie.

A cura di Francesco Rea

Foto In Alto:
Due immagini di Phoenix, che comprende un'immagine X da Chandra (viola), una ottica dal telescopio di 4 metri Blanco (rosso, verde e blu), e una ultravioletta da GALEX (blu)

Fonte:
http://www.media.inaf.it/2012/08/16/ammasso-fenice/