È una classica favola di Halloween. Un gruppo di cacciatori di fantasmi visita una grande vecchia casa che si dice sia infestata. Ma dopo aver esplorato a fondo, escono delusi:non ci sono fantasmi da vedere. Solo più tardi, guardando attraverso le loro fotografie del luogo si accorgono della misteriosa apparizione sulle scale. Era lì tutto il tempo.

Nel nostro nuovo lavoro, pubblicato in Natura , siamo rimasti scioccati nello scoprire un'apparizione di proporzioni galattiche guardando una galassia familiare. La scoperta ha un enorme significato perché dimostra come gli elementi chimici si mescolano su scale molto grandi attorno alle galassie.

Il tuo corpo, la terra, e tutto il mondo materiale intorno a te è costituito da una classe di particelle chiamate "barioni". La materia barionica è materia quotidiana "normale", come il carbonio. Quindi siamo intimamente connessi alle cose.

Immagina di poter mettere tutti i barioni dell'universo in un barattolo. Ora scegli una di quelle particelle a caso. Da dove pensi che sarebbe venuto? Un altro umano? Un pianeta? Tutta un'altra galassia? La risposta è sorprendente per i più:è probabile che il barione sarebbe venuto dallo spazio tra galassie. La maggior parte della normale materia dell'universo non è affatto contenuta nelle galassie.

Quando l'universo aveva solo poche centinaia di migliaia di anni, materia barionica e materia oscura, una sostanza invisibile e sconosciuta che costituisce la maggior parte della materia nell'universo, erano mescolati in una nebbia quasi uniforme. Questo è stato increspato con piccole fluttuazioni di densità, e nel tempo questi sono stati amplificati dalla gravità che li ha stuzzicati in una rete di filamenti che si allacciano attraverso l'universo.

La chiamiamo la rete cosmica. Nei punti più densi della rete, galassie formate. In quelle galassie, circa poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, l'idrogeno ha iniziato a bruciare nelle stelle e la fusione nucleare ha forgiato elementi pesanti tra cui carbonio e ossigeno. Altri elementi si sono formati in esplosioni stellari catastrofiche. E al centro delle galassie, buchi neri supermassicci sono cresciuti accumulando barioni, rilasciando energia nel processo.

Il bagliore delle giovani stelle, le esplosioni di supernova e l'intensità dei buchi neri hanno un effetto importante:guidano flussi di gas attraverso e fuori le galassie. Sappiamo da tempo che questo "feedback" è essenziale per regolare la crescita delle galassie e per mescolare i diversi elementi chimici nelle regioni tra le stelle. Senza tale mescolanza, non esisteresti. Parte del ferro nel sangue proviene dalle supernovae e il carbonio dalla cenere di stelle morte da tempo. Siamo tutti ciò che i cattivi di Harry Potter potrebbero chiamare "mezzosangue" cosmiche.

Alcuni dei flussi di gas guidati dalla formazione stellare e dalla crescita dei buchi neri possono sfuggire alle galassie, emergendo nel "mezzo circumgalattico" o CGM. Questa è l'interfaccia tra il mezzo interstellare (la materia tra le stelle) e il mezzo intergalattico più ampio (la materia tra le galassie).

Questi venti trasportano nel CGM gli elementi pesanti formati nelle galassie. Alcuni di questi elementi in seguito "pioveranno" di nuovo verso il basso, magari da incorporare in nuovi sistemi solari. Altri trascorreranno il resto dell'eternità esiliati nello spazio intergalattico.

Le simulazioni al computer mostrano questo processo nei minimi dettagli. Ma mentre possiamo misurare i deflussi attorno alle galassie nell'universo reale, non li abbiamo osservati direttamente su scale molto grandi, che si estendono per centinaia di migliaia di anni luce intorno alle galassie. Fino ad ora.

Un fantasma galattico

Abbiamo utilizzato uno strumento chiamato Keck Cosmic Web Imager per osservare una galassia che fa parte di un campione di galassie che studiamo da tempo. Lo strumento, con sede alle Hawaii, non è una normale fotocamera. Misura il spettro di luce raccolta dal telescopio, disperdendo la luce nelle sue diverse frequenze, o colori. Questo ci permette di vedere molto di più di quanto sarebbe altrimenti possibile con una fotocamera tradizionale.

Le galassie ci interessavano perché si sa che guidano flussi di gas estremamente veloci, viaggiando a 1, 000 chilometri al secondo o più. Sono anche estremamente compatti rispetto alla maggior parte delle galassie. Pensiamo che la maggior parte di esse si sia formata dalla collisione di due galassie che ora si sono fuse in una sola.

Quando abbiamo esaminato i dati KCWI per la prima volta, ha fatto rizzare i peli sul retro del nostro collo. Ci aspettavamo di rilevare qualcosa, ma quello che abbiamo visto ci ha davvero sorpreso. Intorno alla galassia c'era un'enorme nuvola di gas incandescente, simile alla forma di una clessidra larga quasi un terzo di milione di anni luce. Questa nebulosa incandescente fa impallidire la galassia centrale, ma senza KCWI non sapresti che era lì.

Non c'è niente di paranormale in corso qui però. Dal colore, o frequenza, della luce, sappiamo che viene emesso dagli ioni di ossigeno. La nostra analisi mostra che la nebulosa si è formata come risultato di due distinti flussi di gas in uscita, i venti, che si sono propagati dalla galassia centrale nel CGM. Chiamiamo la nebulosa Makani – una parola hawaiana per vento, per rispetto del significato culturale della montagna da cui sono state fatte le osservazioni.

In Makani vediamo direttamente per la prima volta il meccanismo con cui il CGM viene riscaldato e arricchito. La nostra analisi iniziale mostra che le proprietà del deflusso concordano ampiamente con le previsioni della teoria. ora abbiamo il sistema ideale per studiare il processo, e può utilizzare questi dati per perfezionare i modelli.

Ciò che serve ora sono più esempi di oggetti come Makani. E come gli investigatori che siamo, la nostra squadra è ora a caccia di altri spettri in agguato là fuori.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.