Questa illustrazione mostra la posizione dei 43 quasar utilizzati dagli scienziati per sondare l'alone gassoso di Andromeda. Questi quasar, molto lontani, nuclei brillanti di galassie attive alimentate da buchi neri - sono sparsi molto dietro l'alone, permettendo agli scienziati di sondare più regioni. Guardando attraverso l'immenso alone la luce dei quasar, il team ha osservato come questa luce viene assorbita dall'alone e come cambia l'assorbimento nelle diverse regioni. Tracciando l'assorbimento della luce proveniente dai quasar di fondo, gli scienziati sono in grado di sondare il materiale dell'alone. Credito:NASA, ESA, e E. Wheatley (STScI)
In uno studio fondamentale, gli scienziati che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA hanno mappato l'immenso involucro di gas, chiamato un alone, che circonda la galassia di Andromeda, il nostro grande vicino galattico più prossimo. Gli scienziati sono rimasti sorpresi nello scoprire che questo tenue, un alone quasi invisibile di plasma diffuso si estende per 1,3 milioni di anni luce dalla galassia, circa a metà della nostra Via Lattea, e fino a 2 milioni di anni luce in alcune direzioni. Ciò significa che l'alone di Andromeda sta già urtando l'alone della nostra galassia.
Hanno anche scoperto che l'alone ha una struttura a strati, con due principali gusci di gas nidificati e distinti. Questo è lo studio più completo di un alone che circonda una galassia.
"Comprendere gli enormi aloni di gas che circondano le galassie è immensamente importante, " ha spiegato la co-investigatrice Samantha Berek della Yale University di New Haven, Connecticut. "Questo serbatoio di gas contiene carburante per la futura formazione stellare all'interno della galassia, così come deflussi da eventi come le supernovae. È pieno di indizi sull'evoluzione passata e futura della galassia, e siamo finalmente in grado di studiarlo nei minimi dettagli nel nostro vicino galattico più prossimo".
"Troviamo che il guscio interno che si estende per circa mezzo milione di anni luce è molto più complesso e dinamico, " ha spiegato il leader dello studio Nicolas Lehner dell'Università di Notre Dame in Indiana. "Il guscio esterno è più liscio e più caldo. Questa differenza è un probabile risultato dell'impatto dell'attività di supernova nel disco della galassia che influenza più direttamente l'alone interno".
Una firma di questa attività è la scoperta da parte del team di una grande quantità di elementi pesanti nell'alone gassoso di Andromeda. Gli elementi più pesanti vengono preparati all'interno delle stelle e quindi espulsi nello spazio, a volte violentemente quando una stella muore. L'alone viene quindi contaminato con questo materiale proveniente da esplosioni stellari.
La galassia di Andromeda, noto anche come M31, è una maestosa spirale di forse fino a 1 trilione di stelle e di dimensioni paragonabili alla nostra Via Lattea. A una distanza di 2,5 milioni di anni luce, è così vicino a noi che la galassia appare come una macchia di luce a forma di sigaro alta nel cielo autunnale. Se il suo alone gassoso potesse essere visto ad occhio nudo, sarebbe circa tre volte la larghezza del Grande Carro. Questa sarebbe facilmente la più grande caratteristica del cielo notturno.
Attraverso un programma chiamato Project AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda), lo studio ha esaminato la luce di 43 quasar, molto distanti, nuclei brillanti di galassie attive alimentate da buchi neri, situati ben oltre Andromeda. I quasar sono sparsi dietro l'aureola, permettendo agli scienziati di sondare più regioni. Guardando attraverso l'alone la luce dei quasar, il team ha osservato come questa luce viene assorbita dall'alone di Andromeda e come cambia l'assorbimento nelle diverse regioni. L'immenso alone di Andromeda è fatto di gas molto rarefatto e ionizzato che non emette radiazioni facilmente rilevabili. Perciò, tracciare l'assorbimento della luce proveniente da una sorgente di fondo è un modo migliore per sondare questo materiale.
Questa illustrazione raffigura l'alone gassoso della galassia di Andromeda se potesse essere visto ad occhio nudo. A una distanza di 2,5 milioni di anni luce, la maestosa galassia a spirale di Andromeda è così vicina a noi che appare come una macchia di luce a forma di sigaro alta nel cielo autunnale. Se il suo alone gassoso potesse essere visto ad occhio nudo, sarebbe circa tre volte la larghezza del Grande Carro, facilmente la più grande caratteristica del cielo notturno. Credito:NASA, ESA, J. DePasquale e E. Wheatley (STScI), e Z. Levay (immagine di sfondo)
I ricercatori hanno utilizzato la capacità unica del Cosmic Origins Spectrograph (COS) di Hubble per studiare la luce ultravioletta dei quasar. La luce ultravioletta viene assorbita dall'atmosfera terrestre, che rende impossibile l'osservazione con telescopi terrestri. Il team ha utilizzato il COS per rilevare il gas ionizzato dal carbonio, silicio, e ossigeno. Un atomo viene ionizzato quando la radiazione gli sottrae uno o più elettroni.
L'alone di Andromeda è stato già sondato dalla squadra di Lehner. Nel 2015, hanno scoperto che l'alone di Andromeda è grande e massiccio. Ma c'era poco accenno della sua complessità; Ora, è mappato in modo più dettagliato, portando a una determinazione molto più accurata delle sue dimensioni e della sua massa.
"In precedenza, c'erano pochissime informazioni - solo sei quasar - entro 1 milione di anni luce dalla galassia. Questo nuovo programma fornisce molte più informazioni su questa regione interna dell'alone di Andromeda, " ha spiegato il co-investigatore J. Christopher Howk, anche di Notre Dame. "Sondare il gas all'interno di questo raggio è importante, in quanto rappresenta una sorta di sfera di influenza gravitazionale per Andromeda."
Perché viviamo all'interno della Via Lattea, gli scienziati non possono interpretare facilmente la firma dell'alone della nostra galassia. Però, credono che gli aloni di Andromeda e della Via Lattea debbano essere molto simili poiché queste due galassie sono abbastanza simili. Le due galassie sono in rotta di collisione, e si fonderanno per formare una gigantesca galassia ellittica a partire da circa 4 miliardi di anni da oggi.
Gli scienziati hanno studiato aloni gassosi di galassie più lontane, ma quelle galassie sono molto più piccole nel cielo, il che significa che il numero di quasar di sfondo sufficientemente luminosi per sondare il loro alone è solitamente solo uno per galassia. L'informazione spaziale è quindi sostanzialmente persa. Con la sua vicinanza alla Terra, l'aureola gassosa di Andromeda si staglia grande nel cielo, consentendo una campionatura molto più ampia.
"Questo è davvero un esperimento unico perché solo con Andromeda abbiamo informazioni sul suo alone lungo non solo una o due linee di vista, ma oltre i 40 anni " ha spiegato Lehner. "Questo è rivoluzionario per catturare la complessità di un alone di galassia oltre la nostra Via Lattea".
Infatti, Andromeda è l'unica galassia nell'universo per la quale questo esperimento può essere fatto ora, e solo con Hubble. Solo con un futuro telescopio spaziale sensibile all'ultravioletto gli scienziati saranno in grado di intraprendere regolarmente questo tipo di esperimento oltre le circa 30 galassie che compongono il Gruppo Locale.
"Quindi Project AMIGA ci ha anche dato uno sguardo al futuro, ", ha detto Lehner.
I risultati del team appaiono nell'edizione del 27 agosto di Il Giornale Astrofisico .
