L'immagine di questo artista animato mostra la Via Lattea (la piccola galassia raffigurata al centro dell'inquadratura) e il suo alone (la regione gassosa estesa). Illustra l'aureola in tre diverse tonalità:smeraldo, giallo e verde. Questi tutti si mescolano insieme in tutto l'alone, e ciascuno rappresenta gas di una temperatura diversa. Quindi appaiono dei punti attraverso questo alone; questi rappresentano gli elementi e le loro relative abbondanze, come rilevato dall'osservatorio spaziale a raggi X XMM-Newton dell'ESA:azoto (nero, 41 punti), neon (arancione/giallo, 39 punti), ossigeno (azzurro, 7 punti) e ferro (rosso, 1 punto). Un alone è una vasta regione di gas, stelle e materia oscura invisibile che circondano una galassia. È un componente chiave di una galassia, collegandolo al più ampio spazio intergalattico, ed è quindi pensato per svolgere un ruolo importante nell'evoluzione galattica. Credito:Agenzia spaziale europea
L'XMM-Newton dell'ESA ha scoperto che il gas in agguato all'interno dell'alone della Via Lattea raggiunge temperature molto più calde di quanto si pensasse in precedenza e ha una composizione chimica diversa da quella prevista, sfidando la nostra comprensione della nostra casa galattica.
Un alone è una vasta regione di gas, stelle e materia oscura invisibile che circondano una galassia. È un componente chiave di una galassia, collegandolo al più ampio spazio intergalattico, ed è quindi pensato per svolgere un ruolo importante nell'evoluzione galattica.
Fino ad ora, si pensava che l'alone di una galassia contenesse gas caldo a una singola temperatura, con l'esatta temperatura di questo gas dipendente dalla massa della galassia.
Però, un nuovo studio che utilizza l'osservatorio spaziale a raggi X XMM-Newton dell'ESA mostra ora che l'alone della Via Lattea contiene non uno ma tre diversi componenti di gas caldo, con il più caldo di questi essendo un fattore dieci più caldo di quanto si pensasse in precedenza. Questa è la prima volta che più componenti di gas strutturati in questo modo sono stati scoperti non solo nella Via Lattea, ma in qualsiasi galassia.
"Pensavamo che la temperatura del gas negli aloni galattici variasse da circa 10.000 a un milione di gradi, ma si scopre che parte del gas nell'alone della Via Lattea può raggiungere i 10 milioni di gradi roventi, " ha detto il sanscrito Das, uno studente laureato alla Ohio State University, NOI., e autore principale del nuovo studio.
"Mentre pensiamo che il gas si riscaldi a circa un milione di gradi quando si forma inizialmente una galassia, non siamo sicuri di come questo componente sia diventato così caldo. Potrebbe essere dovuto ai venti provenienti dal disco di stelle all'interno della Via Lattea."
Lo studio ha utilizzato una combinazione di due strumenti a bordo di XMM-Newton:il Reflection Grating Spectrometer (RGS) e la European Photon Imaging Camera (EPIC). EPIC è stato utilizzato per studiare la luce emessa dall'alone, e RGS per studiare come l'alone influenza e assorbe la luce che lo attraversa.
Per sondare l'alone della Via Lattea in assorbimento, Sanskriti e colleghi hanno osservato un oggetto noto come blazar:il molto attivo, nucleo energetico di una galassia lontana che emette intensi fasci di luce.
Avendo viaggiato per quasi cinque miliardi di anni luce attraverso il cosmo, anche la luce dei raggi X di questo blazar è passata attraverso l'alone della nostra galassia prima di raggiungere i rivelatori di XMM-Newton, e quindi contiene indizi sulle proprietà di questa regione gassosa.
A differenza dei precedenti studi a raggi X sull'alone della Via Lattea, che normalmente durano un giorno o due, il team ha effettuato osservazioni per un periodo di tre settimane, consentendo loro di rilevare segnali che di solito sono troppo deboli per essere visti.
L'impressione dell'artista mostra la Via Lattea (la piccola galassia raffigurata al centro della cornice) e il suo alone (la regione gassosa estesa). I punti sparsi nell'alone rappresentano gli elementi e le loro relative abbondanze, come rilevato dall'osservatorio spaziale a raggi X XMM-Newton dell'ESA:azoto (nero, 41 punti), neon (arancione/giallo, 39 punti), ossigeno (azzurro, 7 punti) e ferro (rosso, 1 punto). Uno studio che utilizza XMM-Newton mostra ora che l'alone della Via Lattea contiene non uno ma tre diversi componenti di gas caldo, con il più caldo di questi essendo un fattore dieci più caldo di quanto si pensasse in precedenza. Questa è la prima volta che più componenti di gas strutturati in questo modo sono stati scoperti non solo nella Via Lattea, ma in qualsiasi galassia. Lo studio ha anche scoperto che l'alone ha una composizione chimica diversa da quella prevista:contiene meno ferro del previsto, indicando che l'alone è stato arricchito da enormi stelle morenti, e anche meno ossigeno, probabilmente a causa del fatto che questo elemento è stato assorbito dalle particelle polverose nell'alone. Questa immagine illustra l'alone in tre diverse tonalità:smeraldo, giallo e verde. Questi tutti si mescolano insieme in tutto l'alone, e ciascuno rappresenta gas di una temperatura diversa. Credito:Agenzia spaziale europea
"Abbiamo analizzato la luce del blazar e ci siamo concentrati sulle sue singole firme spettrali:le caratteristiche della luce che possono raccontarci il materiale che ha attraversato nel suo cammino verso di noi, " ha detto il co-autore Smita Mathur, anche della Ohio State University, e consigliere di sanscrito.
"Ci sono firme specifiche che esistono solo a temperature specifiche, così siamo stati in grado di determinare quanto deve essere stato caldo il gas dell'alone per influenzare la luce del blazar."
Anche l'alone caldo della Via Lattea è notevolmente migliorato con elementi più pesanti dell'elio, che di solito sono prodotti nelle fasi successive della vita di una stella. Ciò indica che l'alone ha ricevuto materiale creato da alcune stelle durante la loro vita e le fasi finali, e gettati nello spazio mentre muoiono.
"Fino ad ora, gli scienziati hanno cercato principalmente l'ossigeno, poiché è abbondante e quindi più facile da trovare rispetto ad altri elementi, " ha aggiunto Sanskriti. "Il nostro studio è stato più dettagliato:abbiamo esaminato non solo l'ossigeno ma anche l'azoto, neon e ferro, e ho trovato risultati estremamente interessanti."
Gli scienziati si aspettano che l'alone contenga elementi in rapporti simili a quelli visti nel Sole. Però, Sanskriti e colleghi hanno notato meno ferro nell'alone del previsto, indicando che l'alone è stato arricchito da enormi stelle morenti, e anche meno ossigeno, probabilmente a causa del fatto che questo elemento è stato assorbito dalle particelle polverose nell'alone. "Questo è davvero eccitante, è stato completamente inaspettato, e ci dice che abbiamo molto da imparare su come la Via Lattea si è evoluta nella galassia che è oggi, "aggiunse il sanscrito.
Il componente del gas caldo appena scoperto ha anche implicazioni più ampie che influenzano la nostra comprensione generale del cosmo. La nostra galassia contiene molta meno massa di quanto ci aspettiamo:questo è noto come il "problema della materia mancante, " in quanto ciò che osserviamo non corrisponde alle previsioni teoriche.
Dalla sua mappatura a lungo termine del cosmo, La sonda Planck dell'ESA ha predetto che poco meno del 5% della massa nell'Universo dovrebbe esistere sotto forma di materia "normale", il tipo che costituisce le stelle, galassie, pianeti, e così via.
"Però, quando sommiamo tutto ciò che vediamo, la nostra cifra non è affatto vicina a questa previsione, " aggiunto co-autore Fabrizio Nicastro dell'Osservatorio Astronomico di Roma–INAF, Italia, e l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Stati Uniti "Allora dov'è il resto? Alcuni suggeriscono che potrebbe nascondersi negli aloni estesi e massicci che circondano le galassie, rendendo la nostra scoperta davvero emozionante."
Poiché questo componente caldo dell'alone della Via Lattea non è mai stato visto prima, potrebbe essere stato trascurato nelle analisi precedenti e potrebbe quindi contenere una grande quantità di questa materia "mancante".
"Queste osservazioni forniscono nuove intuizioni sulla storia termica e chimica della Via Lattea e del suo alone, e sfida la nostra conoscenza di come le galassie si formano ed evolvono, ", ha affermato Norbert Schartel, scienziato del progetto ESA XMM.
"Lo studio ha esaminato l'alone lungo una linea visiva, quella verso il blazar, quindi sarà estremamente emozionante vedere la ricerca futura espandersi su questo".
