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Cos'è un alone galattico?
L’alone galattico è un enorme guscio di gas “invisibile”,
La differenza più evidente tra un disco e uno sfericoforma alone appaiono nelle galassie a spirale. Non esiste una transizione così brusca nelle galassie ellittiche e la struttura tridimensionale del disco allungato si trasforma dolcemente in una sfera aureola. Gli aloni, come le galassie, non hanno confini ben definiti: man mano che si allontanano dal centro, l'attrazione gravitazionale si indebolisce, il gas e le altre componenti diventano sempre più rarefatte.
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Di cosa è fatta l'aureola?
Nel 2020, il telescopio spaziale Hubble ha presentato lo studio più dettagliato dell'alone della galassia di Andromeda. Questo è il "vicino" della Via Lattea, quindi è il più facile da studiare.
Gli astrofisici l'hanno trovato debole, quasiun alone invisibile di plasma sparso si estende per 1,3 milioni di anni luce da Andromeda verso la Via Lattea e fino a 2 milioni di anni luce in altre direzioni. Ricordiamo che la galassia stessa si trova a una distanza di circa 2,5 milioni di anni luce dalla Terra. Se l'alone potesse essere visto, allora Andromeda occuperebbe un'area nel cielo notturno paragonabile per area alla costellazione dell'Orsa Maggiore.
I ricercatori hanno anche scoperto che l'alone hastruttura a strati con due gusci di gas principali nidificati e separati. Allo stesso tempo, il guscio esterno è più "liscio" e più caldo, mentre il guscio interno è fortemente influenzato dalle supernove. Le galassie galattiche di sistemi distanti non sono state studiate a tal punto, ma gli scienziati ritengono che abbiano una struttura simile.
La moderna teoria cosmologica distingue tre elementi costitutivi dell'alone galattico: l'alone stellare (stellar halo), la corona galattica e l'alone di materia oscura.
Visualizzazione dell'alone di Andromeda. I dati si basano su uno studio del passaggio della luce dai quasar (punti gialli) situati dietro la galassia. Immagine: NASA, ESA e E. Wheatley (STScI)
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Quante stelle ci sono nell'alone?
Un alone stellare unisce una popolazione di stelle eammassi globulari che circondano il disco galattico. Strutture simili si trovano attorno alle galassie a spirale più conosciute e ad alcune ellittiche. La forma dell'alone ricorda un'ellisse che circonda il disco stellare.
Nonostante le sue enormi dimensioni, comprende solo l'1% circa del volume totale delle stelle, e quindi brilla molto meno del disco galattico ed è impercettibile durante le osservazioni nel campo ottico.
Modellazione astrofisica delle galassieprevede che gli aloni stellari dovrebbero avere due componenti. La regione interna è dominata da stelle e ammassi globulari formati nella galassia stessa, mentre la regione esterna è dominata da fusioni con altri sistemi. Gli scienziati ritengono che l'alone sia formato principalmente da vecchie stelle e che la formazione stellare al suo interno sia effettivamente interrotta.
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Perché la galassia ha bisogno di una corona?
La corona galattica è una nube tenuegas molecolare che si estende lontano dal centro galattico. I ricercatori ritengono che le corone siano i resti della nube primordiale di gas che collassò per formare la galassia.
Sebbene il gas rarefatto sia invisibile, può esserlorilevato utilizzando la radiazione a microonde corrispondente all'idrogeno ionizzato. La linea dell'idrogeno neutro o linea di 21 cm è la radiazione a microonde con una lunghezza d'onda di 21,1 cm, che corrisponde ai quanti emessi quando cambia lo stato energetico degli atomi di idrogeno neutri.
I ricercatori ritengono che la corona galattica sia la prima linea di “difesa” della galassia. Impedisce la fuoriuscita del gas interno, che serve per la formazione stellare.
La corona delle Grandi e Piccole Nubi di Magellano, che le protegge dagli effetti della Via Lattea. Immagine: STSCI, Leah Hustak
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alone di materia oscura
Il terzo elemento dell'alone galattico è l'alonemateria oscura. Sebbene il fatto dell'esistenza della materia oscura non sia stato ancora confermato, questa teoria descrive meglio le osservazioni. La materia oscura non interagisce con la radiazione elettromagnetica, né emette o assorbe luce a nessuna lunghezza d'onda, quindi non può essere vista. Tuttavia, ha un effetto gravitazionale sugli oggetti circostanti.
Secondo la teoria esistente, la materia oscurasi estende per tutta la galassia e circonda le sue componenti visibili. Allo stesso tempo, la sua massa supera notevolmente la massa di tutti gli altri oggetti della galassia messi insieme. L'alone di materia oscura non è stato visualizzato ed è utilizzato come componente teorica che spiega le influenze gravitazionali che determinano i movimenti dei corpi all'interno della galassia.
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Cosa hanno imparato gli scienziati?
Un nuovo studio rivela la vera formaalone stellare della Via Lattea. Per molto tempo, i ricercatori hanno creduto che dovesse essere una sfera quasi regolare. Si è scoperto che non è così: la nuvola stellare sparsa ha una forma oblunga ed è inclinata ad angolo rispetto al disco galattico. Esternamente, ricorda una palla da football americano inclinata.
Inoltre, i ricercatori ritengono che la struttura insolita indichi anche la presenza e la posizione obliqua dell'alone di materia oscura della Via Lattea.
Modello dell'alone della Via Lattea. Immagine: Melissa Weiss/Centro di Astrofisica | Harvard & Smithsonian
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Come è stato fatto lo studio?
Per l'analisi, gli scienziati hanno utilizzato due serie di dati.osservazioni delle stelle che compongono l'alone. Il primo di questi è stato ottenuto grazie al lavoro del satellite dell'Accademia spaziale europea GAIA. Questo è un telescopio spaziale che è stato lanciato nel 2013 e offre una visione completa del cielo notturno per creare la mappa più dettagliata degli oggetti nella Via Lattea e nello spazio vicino.
La seconda serie di dati è il risultatoricerca H3 (Hectochelle in the Halo in alta risoluzione). Si tratta di dati provenienti da osservazioni terrestri di stelle di alone che sono state effettuate utilizzando i telescopi dell'Osservatorio Fred Lawrence Whipple in Arizona. H3 ha raccolto osservazioni dettagliate di decine di migliaia di stelle dell'alone troppo lontane per essere apprezzate da Gaia.
I ricercatori hanno combinato i dati di due osservazioni per stimare la forma dell'alone stellare.
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Perché è così importante?
Le proprietà dell'alone stellare "immagazzinano" la storiaformazione della galassia. In particolare, la forma ellittica obliqua dell'alone della Via Lattea, ottenuta a seguito di osservazioni, conferma una delle teorie della sua formazione.
I ricercatori ritengono che l'alone della Via Lattea -il risultato di una collisione con una galassia nana da 7 a 10 miliardi di anni fa. Come risultato di questa collisione galattica, la galassia nana è stata fatta a pezzi e le sue stelle costituenti si sono disperse in un alone. Tale storia di origine spiega la differenza tra la "popolazione" dell'alone e le stelle del disco della Via Lattea.
In questo caso, l'ellissoide triassiale riflette le osservazionidue gruppi di stelle in un alone stellare. Gli ammassi si sono formati quando la galassia nana ha superato due orbite della Via Lattea. Mentre si muove, rallenterebbe due volte nei cosiddetti apocentri, i punti più lontani nell'orbita di una galassia nana, dicono gli scienziati. Queste pause hanno portato a un'ulteriore espulsione di stelle e alla formazione di regioni concentrate. L'inclinazione dell'alone stellare indica che la galassia nana si è scontrata con la Via Lattea ad angolo.
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Qual è il prossimo?
Il fatto che la forma inclinata sia stata preservata dopoSecondo gli scienziati, un periodo di tempo così lungo costituisce un ulteriore segno dell’esistenza della materia oscura. È l'alone di materia oscura che impedisce alle stelle di spostarsi verso la forma classica, simile a uno sferoide.
I ricercatori ritengono che ulteriori analisil'alone stellare aiuterà a capire in quali aree dell'alone galattico della Via Lattea la concentrazione di materia oscura è più alta e a concentrare la ricerca utilizzando i rivelatori di particelle di materia oscura in queste direzioni.
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