A volte ci vogliono molti alberi per vedere la foresta. Nel caso dell'ultima scoperta fatta dagli astronomi dell'Università dell'Arizona, esattamente 732, 225. Salvo che in questo caso, la "foresta" è un velo di gas idrogeno diffuso che avvolge la Via Lattea, e ogni "albero" è un'altra galassia osservata con il telescopio di 2,5 metri della Sloan Digital Sky Survey.

Dopo aver combinato questo numero impressionante di spettri - schemi di lunghezze d'onda registrati che rivelano indizi sulla natura di un bersaglio cosmico - gli astronomi UA Huanian Zhang e Dennis Zaritsky riportano le prime rilevazioni di idrogeno diffuso che si diffonde in un vasto alone che circonda la Via Lattea. Tale alone era stato postulato sulla base di ciò che gli astronomi sapevano delle altre galassie, ma mai direttamente osservata.

Gli astronomi sanno da tempo che le caratteristiche più importanti di una tipica galassia a spirale come la nostra Via Lattea, un rigonfiamento centrale circondato da un disco e bracci a spirale, rappresentano solo la parte minore della sua massa. Si sospetta che la maggior parte della massa mancante risieda nella cosiddetta materia oscura, una forma di materia ipotizzata ma non ancora osservata direttamente che si ritiene rappresenti la maggior parte della materia nell'universo. La materia oscura non emette radiazioni elettromagnetiche di alcun tipo, né interagisce con la materia "normale" (che gli astronomi chiamano materia barionica), ed è quindi invisibile e non rilevabile attraverso l'imaging diretto.

Si pensa che la materia oscura di una tipica galassia risieda in un alone più o meno sferico che si estende da 10 a 30 volte più lontano della distanza tra il centro della nostra galassia e il sole, secondo Zaritsky, un professore del Dipartimento di Astronomia dell'UA e vicedirettore dell'Osservatorio Steward dell'UA.

"Deduciamo la sua esistenza attraverso simulazioni dinamiche di galassie, "Spiega Zaritsky. "E poiché il rapporto tra materia normale e materia oscura è ora molto noto, per esempio dalla misurazione del fondo cosmico a microonde, abbiamo un'idea abbastanza precisa di quanta materia barionica dovrebbe esserci nell'alone. Ma quando aggiungiamo tutte le cose che possiamo vedere con i nostri strumenti, otteniamo solo circa la metà di quello che ci aspettiamo, quindi ci deve essere molta materia barionica in attesa di essere rilevata."

Combinando un così grande numero di spettri, Zaritsky e Zhang, un borsista post-dottorato presso il Dipartimento di Astronomia/Osservatorio Steward, ha coperto una grande porzione di spazio che circonda la Via Lattea e ha scoperto che il gas idrogeno diffuso avvolge l'intera galassia, che spiegherebbe gran parte della massa barionica della galassia.

"È come sbirciare attraverso un velo, " Zaritsky ha detto. "Vediamo idrogeno diffuso in ogni direzione in cui guardiamo".

Ha sottolineato che questa non è la prima volta che il gas viene rilevato negli aloni intorno alle galassie, ma in quei casi, l'idrogeno è in uno stato fisico diverso.

"Ci sono nuvolette di idrogeno nell'alone della galassia, che conosciamo da tempo, chiamate nuvole ad alta velocità, " ha detto Zaritsky. "Questi sono stati rilevati attraverso osservazioni radio, e sono davvero nuvole, vedi un bordo, e si stanno muovendo. Ma la massa totale di quelli è piccola, quindi non potrebbero essere la forma dominante di idrogeno nell'alone."

Dal momento che osservare la nostra galassia è un po' come cercare di vedere che aspetto ha una casa sconosciuta mentre si è confinati in una stanza all'interno, gli astronomi si affidano a simulazioni al computer e osservazioni di altre galassie per avere un'idea di come potrebbe apparire la Via Lattea a un osservatore alieno a milioni di anni luce di distanza.

Per il loro studio, prevista per la pubblicazione online anticipata su Astronomia della natura sito web il 18 aprile, i ricercatori hanno setacciato i database pubblici della Sloan Digital Sky Survey e hanno cercato spettri prelevati da altri scienziati di galassie al di fuori della nostra Via Lattea in una stretta linea spettrale chiamata idrogeno alfa. Vedere questa linea in uno spettro indica la presenza di un particolare stato dell'idrogeno che è diverso dalla stragrande maggioranza dell'idrogeno presente nell'universo.

A differenza della Terra, dove l'idrogeno si presenta come un gas costituito da molecole di due atomi di idrogeno legati insieme, l'idrogeno esiste come singoli atomi nello spazio esterno, e quelli possono essere caricati positivamente o negativamente, o neutro. L'idrogeno neutro costituisce una piccola minoranza rispetto alla sua forma ionizzata (positiva), che costituisce oltre il 99,99 percento del gas che attraversa i golfi intergalattici dell'universo.

A meno che gli atomi di idrogeno neutri non vengano energizzati da qualcosa, sono estremamente difficili da rilevare e quindi rimangono invisibili alla maggior parte degli approcci osservativi, ecco perché la loro presenza nell'alone della Via Lattea era finora sfuggita agli astronomi. Anche in altre galassie, gli aloni sono difficili da definire.

"Non vedi solo una bella immagine di un alone intorno a una galassia, " ha detto Zaritsky. "Deduciamo la presenza di aloni galattici dalle simulazioni numeriche delle galassie e da ciò che sappiamo su come si formano e interagiscono".

Zaritsky ha spiegato che sulla base di quelle simulazioni, gli scienziati avrebbero previsto la presenza di grandi quantità di gas idrogeno che si estendeva lontano dal centro della Via Lattea, ma rimanendo associato alla galassia, ei dati raccolti in questo studio confermano la presenza di proprio questo.

"Il gas che abbiamo rilevato non sta facendo nulla di particolarmente evidente, " ha detto. "Non sta ruotando così rapidamente da indicare che è in procinto di essere espulso dalla galassia, e non sembra cadere verso l'interno verso il centro galattico, o."

Una delle sfide in questo studio era sapere se l'idrogeno osservato fosse effettivamente in un alone al di fuori della Via Lattea, e non solo una parte del disco galattico stesso, Zaritsky ha detto.

"Quando vedi cose ovunque, potrebbero essere molto vicini a noi, o potrebbero essere molto lontani, " ha detto. "Non lo sai."

La risposta a questa domanda, pure, era negli "alberi, "gli oltre 700, 000 analisi spettrali sparse per la galassia. Se il gas idrogeno fosse confinato nel disco della galassia, ci si aspetterebbe che il nostro sistema solare "galleggi" al suo interno come una nave in un vortice che si agita lentamente, orbitante intorno al centro galattico. E proprio come la nave alla deriva con la corrente, ci si aspetterebbe pochissimo movimento relativo tra il nostro sistema solare e l'oceano di idrogeno. Se, d'altra parte, circondava la galassia rotante in un alone più o meno stazionario, i ricercatori si aspettavano che ovunque guardassero, dovrebbero trovare un modello prevedibile di moto relativo rispetto al nostro sistema solare.

"Infatti, in una direzione, vediamo il gas venire verso di noi, e la direzione opposta, lo vediamo allontanarsi da noi, " ha detto Zaritsky. "Questo ci dice che il gas non è nel disco della nostra galassia, ma deve essere fuori nell'alone."

Prossimo, i ricercatori vogliono esaminare ancora più spettri per limitare meglio la distribuzione intorno al cielo e i movimenti del gas nell'alone. Hanno anche in programma di cercare altre righe spettrali, che può aiutare a comprendere meglio lo stato fisico come la temperatura e la densità del gas.