Dopo ogni abbuffata che si rispetti, c'è il tempo della digestione. Il telescopio della Nasa Chandra ha osservato, con la sua "vista" ai raggi X, due potenti esplosioni di gas fuoriuscire da un buco nero al centro della piccola galassia NGC 5195, a 26 milioni di anni luce dalla Terra.
L'interazione con la vicina NGC 5194, la più grande e nota Galassia Vortice, avrebbe accresciuto la quantità di materiale stellare inghiottita dal buco nero, e liberato le massicce emissioni di energia: un processo inverso a quello che solitamente è associato ai buchi neri, noto da tempo ma molto difficile da osservare direttamente.
Salute! «Gli astronomi fanno spesso riferimento ai buchi neri come intenti a mangiare stelle e gas» spiega Eric Schlegel dell'Università del Texas di San Antonio, che ha presentato la scoperta nel corso del 227esimo raduno dell'American Astronomical Society. «A quanto pare, i buchi neri possono anche digerire [ruttare nell'originale, ndr] dopo i loro pasti».
Regolatore di crescita. Questo comportamento - che gli astronomi chiamano feedback - potrebbe essere stato ricorrente nelle prime fasi di formazione dell'Universo. Capire come funziona è importante perché potrebbe influire sull'evoluzione delle galassie, impedendo che queste diventino troppo grandi, ma anche contribuire alla formazione di nuove stelle.
Tracce antiche. I dati di Chandra hanno evidenziato la presenza di due archi di emissioni ai raggi X vicino al centro di NGC 5195, probabilmente i "fossili" di due violente emissioni di gas rilasciate anticamente dal buco nero. L'arco più interno avrebbe infatti impiegato tre milioni di anni per raggiungere l'attuale posizione, e quello più esterno, sei.
pulizie. Ma le immagini ottiche del Kitt Peak National Observatory hanno individuato un altro dato interessante: la presenza di una sottile regione di idrogeno freddo al di fuori dell'arco più esterno. L'ipotesi è che le caldissime emissioni di raggi X abbiano "spazzato" verso l'esterno il gas presente al centro della galassia, formando un piccolo deposito di materiale potenzialmente utile alla formazione di nuove stelle.
Nel mezzo. Infine, anche la posizione degli archi è interessante. Si trovano infatti ben all'esterno dalla regione più intensamente battuta dai venti associati ai buchi neri supermassicci in attività, ma all'interno dei filamenti dei gas caldi interstellari che si trovano attorno a molte galassie. Si tratterebbe quindi di un tipo di feedback documentato in uno stadio intermedio.
I testi di astronomia sono soliti presentarci le galassie come "isole", solitarie e maestose, ricche di stelle scintillanti e nebulose multicolori. Ma anche le galassie hanno una vita per così dire “sociale”: incontri e unioni, che alla fine portano alla fusione di due o più di questi magnifici oggetti celesti, sono tutt’altro che eventi rari. Nella nostra immaginazione tali avvenimenti hanno un sapore catastrofico: "incidenti" di una potenza devastante e distruttiva. In realtà le intense forze mareali, che si sviluppano in virtù delle reciproche interazioni gravitazionali, portano fertilità più che distruzione. Sotto il loro influsso, infatti, le nebulose, formate da gas e polveri, si addensano e collassano, dando vita a nuove stelle.
Foto della gallery e video: © NASA, ESA, (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, e A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University).
Quando due galassie si scontrano non dobbiamo immaginarci collisioni fra stelle, come fossero palle di biliardo. Si tratta di eventi molto rari. Ad interagire sono quasi esclusivamente le forze gravitazionali e i gas. L'interazione gravitazionale tra galassie provoca soprattutto cambiamenti nella loro struttura fisica. Ad una iniziale deformazione indotta dalle reciproche forze mareali, segue la fusione vera e propria, che dà origine ad un'altra galassia. Gli effetti più devastanti di una collisione galattica sono però quelli che avvengono nei gas.
In quest’immagine l’anello è il risultato dell’onda d’urto provocata dalla collisione: la materia inizialmente è stata attirata verso il centro di una delle due galassie e poi, una devastante onda d'urto, l’ha fatta propagare verso l’esterno, creando un anello di stelle.
L’altra galassia, allungata e perpendicolare all’anello, indica che Arp 148 è la fotografia più precisa che abbiamo di uno scontro in corso-
Le due galassie di questa immagine si trovano in una situazione precedente al vero e proprio scontro e la loro interazione è ancora molto debole. Si tratta di galassie a spirale molto ricche di gas. La collisione tra le nubi di gas di due galassie provoca la formazione di onde d'urto che riscaldano e comprimono il gas stesso. Nelle parti più dense della nube il gas, compresso dal collasso gravitazionale, si riscalda rapidamente e si frammenta, dando il via alla formazione di nuove stelle.
Quest’oggetto si trova a circa 450 milioni di anni luce dalla Terra ed è denominato UGC 9618 o Arp 302.
Hubble ha catturato quella che ai nostri occhi potrebbe sembrare una leggiadra danza di una coppia di galassie, denominate ESO 77-14.
Il "ponte" di stelle che unisce le galassie è causato dal "tiro alla fune" tra i due campi gravitazionali. L'interazione tra i corpi celesti ne sta modificando anche le zone più centrali. Un processo lentissimo, lungo miliardi di anni.
Un sorriso dallo spazio più profondo? Un delfino che guizza? Sono diverse le figure che gli astronomi sono soliti dare a NGC 6670, una coppia di galassie i cui confini si stanno sovrapponendo. Secondo gli scienziati si tratta del secondo incontro/scontro tra i due sistemi, un evento abbastanza raro perché generalmente, dopo il primo incontro, due galassie rimangono intrappolate gravitazionalmente per poi fondersi tra di loro.
NGC 6240 è un oggetto composto da due piccole galassie che, fondendosi tra loro hanno dato origine ad una struttura con una curiosa forma a farfalla (o ad aragosta).
Nello stesso sistema due enormi buchi neri si stanno avvicinando tra di loro a grande velocità: ora si trovano ad una distanza di circa 3.000 anni luce e presumibilmente tra milioni di anni entreranno in collisione. Il loro scontro provocherà un'immane esplosione con una inimmaginabile produzione di energia, per lo più sotto forma di raggi gamma.
Non troppo lontano da noi, nella costellazione del Sagittario, ecco ESO 593-8, un sistema di due galassie in collisione, al cui interno si notano diversi ammassi di giovani stelle.
Le galassie che si fondono, molto più comuni nell’universo primordiale di quanto lo siano ora, sono, secondo le attuali teorie, tra i più potenti “motori” dell’evoluzione del cosmo. Si ritiene infatti che questo fenomeno "accenda" i quasar e inneschi intensi processi di formazione stellare, a cui in breve tempo seguono le esplosioni di supernova prodotte dalle stelle più massicce, la cui vita è molto breve.
Le due galassie di questa foto non si sono ancora scontrate: la più piccola, sulla sinistra, denominata LEDA 62867, sembra al sicuro, almeno per ora. Probabilmente verrà "fagocitata" dall’altra, più massiccia. Gli effetti delle reciproche interazioni , infatti, sono già visibili agli occhi di esperti astronomi.
Le immagini raccolte da "Hubble" rappresentano diverse istantanee dei differenti stadi del lungo processo d’interazione tra queste due galassie. Anche nei sistemi apparentemente isolati possono trovarsi tracce di precedenti fusioni.
La Via Lattea, per esempio, contiene molti detriti di piccole galassie incontrate e "divorate" nel corso della sua lunga vita (più di 12 miliardi di anni). Attualmente sta assorbendo una galassia ellittica nana che si trova in direzione della costellazione del Sagittario. Ma a sua volta, sembra sul punto di scontrarsi con Andromeda (M 31) per dare origine a una nuova galassia ellittica che, a futura memoria, è già stata denominata "Milkomeda": le due strutture si stanno avvicinando con una velocità relativa di circa 500.000 chilometri all’ora.
Perché sono così comuni le collisioni nello spazio dal momento che l’Universo è composto – in percentuale – da pochissima materia? La distribuzione della materia nell’universo dipende dalla competizione fra la forza di gravità e l’espansione dell’universo stesso. Ne risulta che le galassie non sono localizzate casualmente e che la materia sembra concentrarsicome in una serie di “matrioske” cosmiche: la maggior parte delle stelle si raggruppa in galassie, a loro volta la maggior parte della galassie si trova riunita in piccoli insiemi, i gruppi, costituiti da poche decine di galassie, oppure in ammassi, che possono essere formati da migliaia di galassie e che possono estendersi molti milioni di anni-luce. Gruppi e ammassi di galassie fanno parte di strutture di dimensioni ancora maggiori, i super ammassi. La collisione di queste due galassie a spirale, per esempio, si trova appunto nella cosiddetta “grande muraglia”, o “grande parete”, un enorme super ammasso di galassie lungo circa 500 milioni di anni luce e largo 300. Ad oggi è la seconda struttura più grande conosciuta.
Due galassie a spirale in stretta interazione tra loro sono unite da un ponte di gas e polveri. L’interazione tra i due sistemi (o tre, come può succedere più raramente) dipende da molti fattori: la massa degli oggetti, la velocità di interazione, il tipo di galassia.
Quando le due galassie hanno masse molto diverse avviene una sorta di "attrazione fatale": la più piccola è destinata ad essere assorbita dalla maggiore ("cannibalismo galattico").
Altre volte invece l'interazione è così rapida e labile che le due galassie mutano solo di poco le loro caratteristiche fisico-chimiche.
Talvolta infine l'interazione gravitazionale può ridisegnare la struttura stessa degli oggetti, conferendo loro una forma caratteristica. È il caso delle "Antenne" (© INAF -Astronomical Observatory of Padova), una coppia di galassie la cui interazione ha provocato lunghi filamenti di gas e stelle.
Arp 256 è un sistema di due galassie a spirale in fase di unione. La loro forza gravitazionale ha già spinto fasci di gas verso l’esterno di ognuna di esse.
Molte delle galassie raccolte in questa galleria sono identificate dal nome Arp e da un numero. Arp sta per Halton Arp, un astronomo statunitense che già negli anni ‘60 compilò un catalogo di galassie peculiari che resta a tutt'oggi uno strumento fondamentale per l'astronomia extragalattica. Da quelle ricerche Arp ha ricavato una teoria rivoluzionaria e controversa, ma solidamente basata su precise osservazioni ed eleganti e impeccabili modelli matematici, che rappresenta una sfida al modello dominante di Universo. Secondo Arp l'Universo non sarebbe in espansione, ma stazionario.
Due galassie in collisione, un'esplosione di falsi colori, un sapiente gioco di prospettive. Bastano pochi elementi dosati nel modo giusto per creare una sagoma famigliare, quella di un punto esclamativo celeste che brilla a 450 milioni di anni luce dalla Terra. W 340, anche conosciuto come Arp 302, è un affascinante oggetto spaziale formato da due galassie nella prima fase della loro interazione gravitazionale. Quella più in alto, W 340 North, sembra più "sottile" perché osservata di taglio. In viola, la resa dei dati raccolti da Chandra, il telescopio spaziale agli infrarossi. In rosso, verde e blu quelli ottici catturati da Hubble.
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Una gallery dedicata ai più spettacolari scontri galattici!
Foto: © Photo credit: X-ray NASA/CXC/IfA/D.Sanders et al; Optical NASA/STScI/NRAO/A.Evans et al
Vicine ma non troppo. Le galassie del gruppo Arp 274, anche conosciuto come NGC 5679, sembrano quasi toccarsi in questa foto scattata dalla Wide Field Planetary Camera 2 di Hubble nell'aprile del 2009. In realtà osservando la forma ancora compatta dei bracci delle spirali, si può supporre si trovino ancora a una certa distanza e che lo "scontro" vero e proprio non sia ancora iniziato. In tutte e tre - anche in quella più piccola e compatta, a sinistra nell'immagine - sono evidenti tracce di formazione stellare (i "puntini" blu più brillanti). Un ammasso centrale di stelle evidenzia il nucleo di ogni galassia, mentre in rosa sono evidenziate le nebulose illuminate dalle stelle in formazione. L'intero gruppo si trova a 400 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione della Vergine.
Una spettacolare carrellata di collisioni galattiche (guarda)
Non è necessario che due galassie entrino in collisione per dare origine a nuove stelle. La scoperta dell'osservatorio spaziale agli infrarossi Herschel, diffusa a settembre, rivoluziona gran parte delle teorie sulla formazione stellare finora sostenute. Nell'Universo giovane, intorno a 10 miliardi di anni fa, alcune galassie vantavano un ritmo di formazione stellare anche 100 volte superiore a quello che oggi presenta la Via Lattea. Le analisi di Herschel, condotte attraverso le comparazioni della quantità di luce agli infrarossi rilasciata dalle varie galassie, hanno dimostrato che questo rating di formazione stellare dipendeva dall'ingente quantità di gas presente nelle galassie primordiali, e non da un maggior numero di collisioni galattiche. Sono le galassie più vicine, che hanno dato fondo alla maggior parte del proprio materiale gassoso, che devono ricorrere a scontri con le loro simili per dare origine a nuovi astri. Nell'immagine: una galassia accresce la propria massa attraverso getti di gas freddo, che le consentono di ottenere materia prima per alimentare le stelle in formazione. Si tratta di un'elaborazione grafica teorica basata su simulazioni numeriche.
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Foto: © Credits: ESA–AOES Medialab
Un turbinio di gas cosmici si muove all'interno di Abell 2052, un ammasso galattico situato a 480 milioni di anni luce dalla Terra. Le immagini di colore blu, dati ai raggi X registrati dal telescopio spaziale Chandra, mostrano le spire dinamiche di questi gas, mentre in oro sono visibili i dati ottici provenienti dal Very Large Telescope, che evidenziano le galassie. L'enorme spirale blu - estesa per almeno un milione di anni luce - visibile nell'immagine si è formata quando un piccolo cluster di galassie è andato a collidere con una galassia più grande, non lontana dalla galassia ellittica al centro della foto.
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Foto: © Image Credit: X-ray: NASA/CXC/BU/L.Blanton; Optical: ESO/VLT
El Gordo. Mai soprannome fu più calzante. El Gordo ("il Ciccione" in spagnolo) - o ACT-CL J0102-4915 - è il più massiccio ammasso di galassie mai osservato nell'Universo lontano. Contiene circa 3 milioni di miliardi di volte la massa del Sole, o circa 3 mila volte la massa della Via Lattea, e si trova a 9,7 miliardi di anni luce da noi. La sua mole si divide tra le diverse centinaia di galassie che lo popolano, il gas caldo che lo permea, grande emettitore di raggi X, e una buona quantità di materia oscura.
Foto: © ESO/SOAR/NASA
La pulsar Vedova Nera. La sterminatrice di stelle più veloce del cosmo si chiama J1311-3430 (qui la vedete in un'illustrazione) ed è una pulsar che non molti astri vorrebbero avere per compagna. Come l'omonimo ragno, l'oggetto celeste (che pesa quanto due Soli ma ha le dimensioni di una piccola città) "si nutre" di parti della stella compare, un astro della massa pari a 12-17 volte quella di Giove. La divoratrice e lo sventurato partner orbitano l'uno intorno all'altro ogni 93 minuti in una danza sempre più veloce e distruttiva, in cui la pulsar strappa strati di materia alla compare.
Foto: © NASA/CXC/M.Weiss
Il pianeta errante. Chiamatelo pure "Cast away": CFBDSIR 2149-0403, qui in una rappresentazione artistica, è un pianeta rimasto orfano della sua stella di riferimento, forse in seguito alla turbolenta formazione del suo sistema planetario. Si pensa abbia un'età compresa tra i 50 e i 120 milioni di anni ed è stato osservato a circa 100 anni luce da noi.
Foto: © ESO/L. Calçada/P. Delorme/Nick Risinger (skysurvey.org)/R. Saito/VVV Consortium
La Nube di Smith. Questa nube interstellare di idrogeno si sta muovendo come un tornado in direzione della Via Lattea, alla velocità di 241 km al secondo. Un guscio di materia oscura sembra averla protetta finora dalla disgregazione: e potrebbe proteggerla anche fra 30 milioni di anni, quando è previsto un incontro molto ravvicinato con la Via Lattea. Forse originata da una galassia nana mancata (cioè senza sufficiente energia e materia prima da consentire la formazione stellare) occupa un'area di 9.800 anni luce di lunghezza e 3.300 di larghezza.
Foto: © Bill Saxton, NRAO, AUI, NSF via Media Inaf
La stella più massiccia. R136a1 ha 256 volte la massa del Sole, e 7,4 milioni di volte la sua luminosità. Caratteristiche talmente estreme da far pensare sia una chimera formata dalla fusione di più stelle, un colosso mitologico di vita breve: potrebbe bruciarsi entro pochi milioni di anni. Qui la vedete a confronto con (da sinistra a destra): una nana rossa, il Sole, una stella azzurra di sequenza principale.
Foto: © ESO/M. Kornmesser
Un freezer cosmico. Meglio coprirsi bene prima di osservare la Nebulosa Boomerang, il luogo più freddo dell'Universo conosciuto. Il gas in espansione di questa nebulosa planetaria a 5 mila anni luce da noi, viaggia 10 volte più veloce di New Horizons, il più rapido veicolo spaziale mai costruito dall'uomo. Uno sprint che fa precipitare la temperatura all'interno della nebulosa a 1 grado Kelvin (-272 gradi °C), un grado sopra lo zero assoluto.
Foto: © Nasa
La nostra seconda Luna. Un anno sull'asteroide 3753 Cruithne equivale all'incirca a un anno sul nostro pianeta. In altre parole 3753 Cruithne completa un'orbita intorno al Sole più o meno in 364 giorni. Ma non è tutto: il bizzarro corpo celeste per certi versi "gemello" della Terra è talvolta indicato come una seconda Luna, molto piccola (5 km di diametro) della Terra, che ci orbita intorno una volta ogni 800 anni.
Foto: © Wikimedia Commons
La misteriosa Galassia X. A 300 mila anni luce dalla Via Lattea orbita una galassia satellite composta quasi interamente di materia oscura e gas, ma con pochissime stelle. Individuarla è stata un'impresa, resa possibile, nel 2009, dall'osservazione di misteriose increspature al limitare del disco della nostra galassia. Quest'anno, all'interno della misteriosa "Galassia X" sono state osservate 4 stelle vecchie 100 milioni di anni. Nell'immagine, una simulazione computerizzata realizzata nel 2007, le aree luminose rappresentano la materia oscura delle galassie satellite della Via Lattea.
Foto: © Stanford
Il pianeta dalla pioggia di vetro. Non lasciatevi ingannare dall'aria ospitale riprodotta in questa illustrazione artistica. Quella che vedete raffigurata su HD 189733b, il cosiddetto "esopianeta blu" situato a 63 anni luce da noi, è un'atmosfera turbolenta ricca di silicati in sospensione che disperdono la luce blu. Si pensa che queste particelle, con il calore, condensino fino a formare gocce di vetro fuso, che ricadono sul gigante gassoso. In compenso, lassù fa particolarmente caldo: il pianeta orbita molto vicino alla sua stella e le temperature si aggirano intorno ai 1000 gradi °C.
Foto: © NASA, ESA, M. KORNMESSER
Il buco nero più massiccio. Chiamarlo "mostro" non rende l'idea: il buco nero al centro della quasar J0100+2802 ha una massa pari a 12 miliardi di volte quella del Sole. Per intenderci, quello al centro della Via Lattea, che vedete nella foto, ha 4 milioni di volte la massa del Sole. Il mostruoso buco nero si trova a 12,8 miliardi di anni luce da noi e si è formato quando l'Universo era ancora un "lattante", 875 milioni di anni dopo il Big Bang.
Foto: © NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva et al.
