Rappresentazione in falsi colori dell'emissione radio nella Via Lattea dal rilevamento THOR ad una lunghezza d'onda di circa 21 cm. La banda superiore (1.4 GHz continuo) mostra l'emissione da diverse sorgenti, mentre le bande inferiori mostrano la distribuzione dell'idrogeno atomico. Credito:Y. Wang/MPIA
Un gruppo di ricerca internazionale, con la significativa partecipazione di astronomi del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), ha acquisito importanti conoscenze sull'origine del materiale nei bracci a spirale della Via Lattea, da cui alla fine si formano nuove stelle. Analizzando le proprietà del campo magnetico galattico, sono stati in grado di dimostrare che il cosiddetto medium ionizzato caldo (WIM) diluito in cui è incastonata la Via Lattea, condensa vicino a un braccio a spirale. Mentre si raffredda gradualmente, serve come rifornimento del materiale più freddo di gas e polvere che alimenta la formazione stellare.
La Via Lattea è una galassia a spirale, un'isola a forma di disco di stelle nel cosmo, in cui le stelle più luminose e giovani si raggruppano in bracci a spirale. Lì si formano dal mezzo interstellare denso (ISM), che consiste di gas (soprattutto idrogeno) e polvere (grani microscopici con elevate abbondanze di carbonio e silicio). Affinché nuove stelle si formino continuamente, il materiale deve essere costantemente immesso nei bracci a spirale per ricostituire l'alimentazione di gas e polvere.
Un gruppo di astronomi dell'Università di Calgary in Canada, il Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg e altri istituti di ricerca sono stati ora in grado di dimostrare che la fornitura proviene da una componente molto più calda dell'ISM, che di solito avvolge l'intera Via Lattea. Il WIM ha una temperatura media di 10, 000 gradi. La radiazione ad alta energia delle stelle calde fa sì che il gas idrogeno del WIM sia ampiamente ionizzato. I risultati suggeriscono che il WIM si condensa in un'area ristretta vicino a un braccio a spirale e vi scorre gradualmente durante il raffreddamento.
Segmento del rilevamento THOR vicino al braccio del Sagittario della Via Lattea. Le croci indicano la posizione delle sorgenti di emissione radio polarizzata. Le loro dimensioni corrispondono all'entità dell'effetto di rotazione di Faraday. I segnali più forti sono stati misurati in una striscia poco appariscente a destra degli oggetti luminosi al centro dell'immagine. Le forti radiosorgenti indicano la posizione del braccio a spirale. Credito:J. Stil/Università di Calgary/MPIA
Gli scienziati hanno scoperto il denso WIM misurando la cosiddetta rotazione di Faraday, un effetto che prende il nome dal fisico inglese Michael Faraday. Ciò comporta la modifica dell'orientamento delle emissioni radio polarizzate linearmente quando passano attraverso un plasma (gas ionizzato) attraversato da un campo magnetico. Si parla di radiazione polarizzata quando il campo elettrico oscilla su un solo piano. La luce ordinaria non è polarizzata. L'entità della variazione di polarizzazione dipende anche dalla lunghezza d'onda osservata.
In questo studio, recentemente pubblicato in Le Lettere del Giornale Astrofisico , gli astronomi sono stati in grado di rilevare un segnale insolitamente forte in un'area poco appariscente della Via Lattea, che si trova direttamente sul lato del braccio Sagittario della Via Lattea rivolto verso il Centro Galattico. Il braccio a spirale stesso si distingue nei dati di imaging a causa delle forti emissioni radio generate da stelle calde incorporate e resti di supernova. Però, gli astronomi hanno trovato il più forte cambiamento nella polarizzazione al di fuori di questa zona prominente. Concludono da ciò che l'aumento della rotazione di Faraday non ha origine all'interno di questa parte attiva del braccio a spirale. Anziché, proviene da WIM condensato, quale, come il campo magnetico, appartiene a una componente meno evidente del braccio a spirale.
Illustrazione di linee di vista selezionate all'interno della Via Lattea, che copre grosso modo l'area oggetto di indagine. La stella indica la posizione della Terra. L'arco verde indica la presunta posizione del Warm Interstellar Medium (WIM) condensato. La linea di vista bianca che attraversa quest'area lungo la distanza più lunga corrisponde alla posizione con l'effetto più forte della rotazione di Faraday. La linea di vista arancione passa attraverso il WIM su distanze più brevi e osserva quindi un effetto più debole. I contributi più piccoli derivano dalle linee di vista all'esterno (verde) e all'interno del braccio a spirale (giallo). Credito:MPIA
L'analisi si basa sull'indagine THOR (The HI/OH Recombination Line Survey of the Milky Way), che è stato condotto presso MPIA ormai da diversi anni e in cui una vasta area della Via Lattea è osservata a diverse lunghezze d'onda radio. Sorgenti radio polarizzate come quasar distanti o stelle di neutroni fungono da "sonde" per determinare la rotazione di Faraday. Ciò consente agli astronomi non solo di rilevare i campi magnetici altrimenti difficili da misurare nella Via Lattea, ma anche per studiare la struttura e le proprietà del gas caldo. "Siamo rimasti molto sorpresi dal segnale forte in una zona piuttosto tranquilla della Via Lattea, " dice Henrik Beuther di MPIA, chi guida il progetto THOR. "Questi risultati ci mostrano che c'è ancora molto da scoprire nello studio della struttura e della dinamica della Via Lattea".
