Gli astronomi hanno scrutato attentamente M51, o la Galassia Vortice, dal 1800, la sua caratteristica struttura a spirale informa i primi dibattiti sulla natura delle galassie e del Cosmo in generale.

Ma nessuno, né a occhio nudo né con telescopi moderni sempre più potenti, ha mai visto ciò che gli astronomi della Case Western Reserve University hanno osservato per la prima volta utilizzando un telescopio ristrutturato di 75 anni fa nelle montagne del sud-ovest dell'Arizona.

"Ho letteralmente guardato l'immagine e ho detto, 'Cosa diavolo è quello?'", ha detto il professore di astronomia della Case Western Reserve Chris Mihos.

Quella che si è rivelata essere un'enorme nube di gas idrogeno ionizzato espulso da una galassia vicina e quindi essenzialmente "cotto" dalle radiazioni del buco nero centrale della galassia.

Mihos e un trio di collaboratori, guidati dall'allora laureato Aaron Watkins, e tra cui Paul Harding, direttore dell'Osservatorio della riserva occidentale del Case Western, e l'astronomo dell'Università del Wisconsin Matthew Bershady, hanno scritto della scoperta questo mese sulla rivista The Lettere per riviste astrofisiche .

La scoperta della gigantesca nube di gas, osservato per la prima volta da Watkins nel 2015 e annunciato da Mihos su Twitter ad aprile, potenzialmente fornisce agli astronomi di tutto il mondo un "posto in prima fila" inaspettato per visualizzare il comportamento di un buco nero e della galassia associata mentre consuma e "ricicla" il gas idrogeno.

"Sappiamo di alcune nuvole come questa in galassie lontane, ma non in uno così vicino a noi, " Ha detto Mihos. "Questo offre agli astronomi una grande opportunità per studiare da vicino come il gas viene espulso dalle galassie e come i buchi neri possono influenzare vaste regioni dello spazio intorno a quelle galassie".

Un "telescopio meraviglioso"

Ma come hanno fatto gli scienziati della Case Western Reserve a trovare qualcosa che ad altri era sfuggito?

In parte, perché hanno cercato nel posto giusto con l'attrezzatura giusta e poi hanno chiesto l'aiuto di un collega per confermarlo con dati aggiuntivi.

Il telescopio Burrell Schmidt della Case Western Reserve presso il Warner &Swasey Observatory è uno tra le oltre due dozzine di telescopi di ricerca presso il Kitt Peak National Observatory, tra cui l'Osservatorio nazionale di astronomia ottica e l'Osservatorio solare nazionale, indicò il cielo scuro 60 miglia a sud-ovest di Tucson.

Sebbene più piccolo e più vecchio della maggior parte dei telescopi di Kitt Peak, anche il telescopio Case Western Reserve è costruito in modo da fornire un ampio campo visivo, mantenendo allo stesso tempo la luce parassita indesiderata.

Ciò consente agli astronomi di vedere cose che gli altri non vedono:macchie di luce diffuse che sono "oltre 100 volte più deboli del cielo notturno più nero che si possa immaginare, " ha detto Mios.

"Ciò che il nostro telescopio fa davvero bene è misurare quel tanto diffuso, luce a bassa luminosità superficiale emessa da gas o stelle attorno a una galassia, " Mihos ha detto. "E 'un meraviglioso telescopio, e ci ha permesso di fare progressi di livello mondiale nello studio delle deboli periferie delle galassie".

Mihos ha detto Watkins, ora svolge il suo lavoro post-dottorato in Finlandia, aveva originariamente immaginato il Whirlpool per mappare le deboli stelle filanti strappate dalla collisione tra le galassie. Pensando che potrebbe esserci anche del gas in quelle stelle filanti, il team ha dotato il telescopio di un filtro speciale per vedere caldo, gas idrogeno ionizzato, che emette una specifica lunghezza d'onda della luce.

"Trovare le stelle è relativamente semplice, ma il gas non brilla a tutte le lunghezze d'onda, " Ha detto Mihos. "Questo è uno dei tanti motivi per cui nessuno lo aveva mai visto prima:studi precedenti che utilizzavano questo tipo di filtri per l'idrogeno per cercare il gas ionizzato non potevano rilevare emissioni così deboli e su un'area così ampia intorno al Whirlpool per vedere quello che Aaron ha trovato.

Ma c'era ancora una cosa da ricontrollare:"La nostra preoccupazione era davvero quella che chiamerei "l'analogia del parabrezza sporco" - e se stessimo vedendo una nuvola di gas diffusa proprio di fronte a noi nella nostra galassia e non fosse fa davvero parte di M51?" ha detto Mihos. "Potremmo capirlo se sapessimo quanto velocemente si stava muovendo:si muove lentamente come le nuvole nella Via Lattea, o molto più veloci come quelli in M51?"

Gli astronomi della CWRU hanno collaborato con l'astronomo dell'Università del Wisconsin Matthew Bershady per utilizzare il vicino Osservatorio WIYN per confermare l'associazione della nuvola con M51. Il telescopio WIYN da 3,5 metri era dotato di uno strumento in grado di rilevare uno spettro dettagliato della nuvola per misurarne la velocità.

"Avevamo bisogno di sapere se quella nuvola si stava muovendo alla 'velocità della Via Lattea' o alla 'velocità M-51, '", ha detto Mihos. "Una volta che Aaron e Matt hanno preso lo spettro della nuvola, erano in grado di dire quanto velocemente si stava allontanando da noi, e abbiamo capito subito che faceva parte di M51, non qualcosa nel nostro cortile."

La creazione delle stelle

Il ruolo della scoperta nel comprendere più chiaramente come le galassie espellono e "riciclano" il loro gas e le stelle, "Mios ha detto, sarà determinato nei prossimi anni man mano che più ricercatori scavano nelle informazioni che erano sempre state lì, anche se non viste fino ad ora.

"Abbiamo bisogno di molti più dati per raccontare completamente questa storia, di sicuro, e questa è una delle galassie più studiate là fuori, " disse. "Allora, abbiamo la possibilità di capire meglio cosa sta succedendo nel Whirlpool, che informa e influenza il modo in cui comprendiamo tutto il resto su come si è evoluto nel tempo."