La musica finisce e … nascono le stelle

Uno straordinario risultato ottenuto da Chandra, in collaborazione con altri otto telescopi, ha mostrato quanto sia flebile l’equilibrio nelle strutture più grandiose dell’Universo. Basta una piccola variazione e il suono più “basso” dell’Universo può trasformarsi in una nascita stellare parossistica.

Chandra ha localizzato caratteristiche eccezionali in un ammasso galattico di recente scoperta. Il suo stesso nome identifica l’immane e inaspettato “lavoro” che si sta compiendo nel nucleo centrale: Fenice. Come il leggendario uccello risorgeva dalle proprie ceneri, così la galassia centrale dell’ammasso della Fenice è tornata a vivere come fosse appena nata.

Può essere considerato l’ammasso dei record: mai si era osservato un ritmo così impetuoso di formazione stellare al centro di un ammasso; quest’ultimo è anche la più potente sorgente di raggi X scoperta tra gli ammassi galattici e una delle più massicce; il tasso di raffreddamento del gas caldo attorno alla galassia centrale è il più alto mai registrato.

La luce dell’ammasso della Fenice ha impiegato 5.7 miliardi di anni per giungere fino a noi. Ciò che capita nella sua zona centrale ha veramente dell’incredibile. Normalmente le super-galassie centrali sono ormai delle belle addormentate da miliardi di anni, mentre quella della Fenice sembra essere nata da poco, proprio come il mitico uccello.

Come le altre sorelle, essa contiene una enorme riserva di gas caldissimo, che -a sua volta- ospita più materia di quella delle altre galassie del suo ammasso messe insieme. Questo serbatoio gigantesco può essere messo in evidenza solo attraverso occhiali a raggi X, come quelli di Chandra. In tempi relativamente lunghi questo gas si raffredda e scende verso la galassia centrale producendo nuove stelle. Tuttavia, solitamente, se ne crea, durante gli ultimi pochi miliardi di anni, un numero limitato. L’idea ricorrente è che il buco nero supermassiccio al centro della super-galassia formi e scagli attorno a sé nuova energia in grado di prevenire il raffreddamento e quindi la formazione troppo rapida di stelle.

Un perfetto esempio di questo meccanismo è fornito dall’ammasso di Perseo. Esplosioni energetiche sotto forma di violenti getti si scagliano verso lo spazio, creando gigantesche cavità nel gas e producendo onde acustiche di una tonalità estremamente bassa (per chi se intende, posso dire che si raggiunge un si bemolle, 57 ottave al di sotto del do centrale del pianoforte) che a loro volta mantengono il gas caldo. La vibrazione ha un periodo di oscillazione di 10 milioni di anni e genera una frequenza circa un milione di miliardi di volte più bassa del limite di percezione umana.

ammasso di Perseo
L’osservazione, durata 53 ore, effettuata da Chandra nella regione centrale dell’ammasso di Perseo (sinistra) ha mostrato strutture simili a onde (destra) che si sono rivelate onde acustiche di tono estremamente basso. Queste onde si sono probabilmente formate durante violente esplosioni attorno al buco nero centrale (macchia bianca luminosa).Fonte: NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al.

Si pensava che questo suono potesse essere rivelato nella maggior parte dei casi. E, invece, l’ammasso della Fenice si comporta in modo ben diverso. La musica è finita ed è iniziata una fase molto più “creativa”. Più tecnicamente, sembra che i getti del buco nero non siano abbastanza potenti da mantenere caldo il gas.

Senza questa fonte di energia il centro della Fenice crea nuove stelle ad un ritmo che è 20 volte più rapido di quello di Perseo. Nessun altro nucleo centrale di ammasso arriva a questi livelli. Vi sono zone più produttive in altre zone dell’Universo, ma anch’esse arrivano a malapena a circa il doppio del ritmo di Perseo.

ammasso della Fenice
Immagine reale dell’ammasso della Fenice (sinistra) e una visione artistica della zona centrale con i filamenti di gas freddo in cui nascono le stelle a ritmo frenetico (destra).

Un raffreddamento così rapido e violento aiuta il buco nero centrale a catturare materia e ad aumentare la sua massa al ritmo di sessanta masse solari all’anno. I calcoli effettuati fanno, però, pensare che questa fase parossistica non possa durare a lungo, forse non più di cento milioni di anni, dato che il buco nero ha già una massa di circa 20 miliardi di volte quella del Sole.

In fondo, siamo stati abbastanza fortunati ad assistere a  una pausa dell’orchestra.

L’ammasso della Fenice è stato scoperto inizialmente dal National Science Foundation’s South Pole Telescope, e più tardi osservato nell’ottico dall’Osservatorio Gemini, dal telescopio Blanco da 4 metri e dal Magellano (tutti e tre in Cile). Il gas caldo e il suo rapido raffreddamento ha avuto invece bisogno di Chandra. A stabilire il ritmo di formazione stellare hanno contribuito il WISE della NASA, il Galaxy Evolution Explorer e l’Herschel dell’ESA.

Per descrivere al meglio il meccanismo della frenetica nascita stellare vi è un bellissimo filmato della NASA (una simulazione, ovviamente). Esso comincia con una vista di varie galassie dell’ammasso e il gas caldissimo in rosso. Questo gas contiene più massa di tutta quella dell’intero ammasso ed è visibile solo nei raggi X.  Uno zoom ci porta, poi, al centro dell’ammasso dove risiede la super-galassia ellittica. Il gas si raffredda rapidamente come si vede dal colore che vira velocemente verso il blu. Il raffreddamento causa una caduta del gas sempre meno caldo  dall’esterno verso il centro lungo filamenti che diventano le culle delle nuove stelle. (NASA/CXC/A. Hobart)

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12 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. E via che il cosmo spazza via altre sicurezze e previsioni....
    Grazie per l'articolo Enzo, capita a fagiuolo tra l'altro, visto che la mia curiosita compulsiva mi ha portato a studiarmi il suono ultimamente ehehe
    Due domandine se permettete.
    1) Riuscireste a spiegarmi meglio cosa sono i "getti del buco nero"? non riesco a figurarmeli.
    2) Cosa succede nel caso di "interferenza" tra due o più buchi neri?

    Grazie per le eventuali risposte e per la frequenza degli articoli di questo periodo, é una gioia per il cervello

  2. Citazione Originariamente Scritto da Andrea I. Visualizza Messaggio
    E via che il cosmo spazza via altre sicurezze e previsioni....
    Grazie per l'articolo Enzo, capita a fagiuolo tra l'altro, visto che la mia curiosita compulsiva mi ha portato a studiarmi il suono ultimamente ehehe
    Due domandine se permettete.
    1) Riuscireste a spiegarmi meglio cosa sono i "getti del buco nero"? non riesco a figurarmeli.
    2) Cosa succede nel caso di "interferenza" tra due o più buchi neri?

    Grazie per le eventuali risposte e per la frequenza degli articoli di questo periodo, é una gioia per il cervello
    I "getti relativistici" si pensa che siano potenti getti di plasma che emergono dai poli di un buco nero massiccio in rotazione.
    In pratica, la rotazione del disco di accrescimento di un buco nero deformerebbe i campi magnetici che si creano nel disco fino a farli collimare sopra i poli del buco nero. Il campo magnetico, poi, trasporterebbe con se parte del plasma prodotto nel disco espellendolo con forza in due getti collimati, fino a distanze di migliaia o addirittura centinaia di migliaia di anni - luce e a velocità molto prossime a quelle della luce.
    Un'altra teoria, formulata da Penrose, imputerebbe i getti al trascinamento dello spazio - tempo che circonda il buco nero rotante (frame - dragging).

    La seconda domande la lascio a Enzo.... E' un caso un po' complicato...

  3. Grazie Red, é parecchio dura da digerire, faccio fatica a immaginare come questa cosa possa accadere e perché, dato che contrasta con quello che credevo di aver capito delle singolarità......gia il fatto che un buco nero possa ruotare mi lascia perplesso posso capire il disco di accrescimento, ma la singolarità Comunque, ho trovato un video di una simulazione riguardante la collisione di due stelle di neutroni che generano un bucaccio nero e un'esplosione gamma....Mi é parso avesse delle similitudini con quanto hai scritto, nel caso contrario chiedo scusa se ho interpretato male, ma l'ho trovato comunque interessante
    Lo linko, spero aiuti anche gli altri.

  4. Profe, ehm...posso una domanda da 1 milione di dollari?...

    E' possibile calcolare quante Stelle si formano all'anno? Perlomeno quelle che riusciamo ad osservare...
    non mi picchi, eh..

  5. Citazione Originariamente Scritto da Moreno Visualizza Messaggio
    Profe, ehm...posso una domanda da 1 milione di dollari?...

    E' possibile calcolare quante Stelle si formano all'anno? Perlomeno quelle che riusciamo ad osservare...
    non mi picchi, eh..
    non ti picchio, ma nemmeno la domanda è da un milione di dollari... Se avessi letto tutti gli articoli e le news pubblicate sapresti già la risposta...

    D'altra parte, la risposta dipende da DOVE

    In certe zone ne nascono a decine, in altre quasi nessuna. Cambia anche da galassia a galassia. Tutte cose di cui abbiamo parlato spesso... In ogni modo mediamente si pensa 10 masse solari all'anno, che possono diventare 1 come 100 o anche di più...

    La domanda la faccio io, adesso:
    perchè prima di chiedere non fate una piccola ricerca sul search? Servirebbe molto di più, dato che vi darebbe una visione più completa... Sempre la pappa pronta, eh,,,?!

  6. Citazione Originariamente Scritto da Andrea I. Visualizza Messaggio
    2) Cosa succede nel caso di "interferenza" tra due o più buchi neri?
    dipende da cosa s'intende per interferenza...
    Mettiamola così: due buchi neri stellari ben diffficilmente interferiscono tra loro e sicuramente non ne abbiamo mai osservati. Tuttavia, c'è da pensare che si uniscano producendone uno più grande (d'altra parte sappiamo che esistono quelli di dimensione intermedia e devono essersi formati così, almeno in parte).
    Sicuramente quelli galattici interagiscono ogni volta che c'è un'unione delle rispettive glassie. Il meccanismo di unione è già staato trattato più di un volta in queste pagine. Prova a fare un search... Forse c'era perfino un filmatino...

  7. WOW! Mi piacerebbe moltissimo saperne di più sulla produzione di onde acustiche durante fenomeni astronomici, come questo. E' un concetto praticamente nuovo per me. Come vengono captate? Come mai si producono onde sonore in questo caso, e non onde elettromagnetiche? Credo di dover studiarmi un po' come funziona il suono...! Stupendooo!

  8. Citazione Originariamente Scritto da Francesca Diodati Visualizza Messaggio
    WOW! Mi piacerebbe moltissimo saperne di più sulla produzione di onde acustiche durante fenomeni astronomici, come questo. E' un concetto praticamente nuovo per me. Come vengono captate? Come mai si producono onde sonore in questo caso, e non onde elettromagnetiche? Credo di dover studiarmi un po' come funziona il suono...! Stupendooo!
    Il fenomeno che noi chiamiamo suono, se non l'ho capito male, non é altro che il risultato di semplici vibrazioni della materia che si trasmettono attraverso la materia stessa, a seconda della sua densità.

    Chissà, magari quando l'universo era piccolo piccolo, appena formato, non era un posto così silenzioso come ce lo immaginiamo....

  9. Citazione Originariamente Scritto da Andrea I. Visualizza Messaggio
    Il fenomeno che noi chiamiamo suono, se non l'ho capito male, non é altro che il risultato di semplici vibrazioni della materia che si trasmettono attraverso la materia stessa, a seconda della sua densità.

    Chissà, magari quando l'universo era piccolo piccolo, appena formato, non era un posto così silenzioso come ce lo immaginiamo....
    Il suono è semplicemente un susseguirsi di compressioni e dilatazioni dell'aria. Direi che, con le debite differenze, siamo di fronte allo stesso fenomeno...