I filamenti di idrogeno sono lunghi 3900 anni luce

Circa 13,8 miliardi di anni fa, il nostro universo nacque in una gigantesca esplosione che diede origine alle prime particelle subatomiche e alle leggi della fisica come le conosciamo. Dopo circa 370.000 anni, si è formato l’idrogeno, l’elemento costitutivo di base delle stelle, che fondono idrogeno ed elio al loro interno per formare tutti gli elementi più pesanti. Sebbene l’idrogeno rimanga l’elemento più diffuso nell’universo, le singole nubi di idrogeno gassoso possono essere difficili da rilevare nel mezzo interstellare (ISM).

Ciò rende difficile la ricerca sulle prime fasi della formazione stellare, che fornirebbero indizi sull’evoluzione delle galassie e dell’universo. Un team internazionale guidato da astronomi di Istituto Max Planck per l’astronomia (MPIA) ha recentemente notato la presenza di enormi filamenti di idrogeno atomico nella nostra galassia. Questa struttura, denominata “Maggie”, si trova a circa 55.000 anni luce (dall’altra parte della via Lattea) ed è una delle strutture più alte mai osservate nella nostra galassia.

Lo studio che descrive le loro scoperte è apparso di recente sulla rivista Astronomia e astrofisicae Guidato da Jonas Seid, Ph.D. Studente presso MPIA. È stato raggiunto da ricercatori dell’Università di Vienna Centro di astrofisica Harvard-Smithsonian (CfA), il Istituto Max Planck per la Radioastronomia (MPIFR), Università di Calgary, Università di Heidelberg, Centro di Astrofisica e Scienze Planetarie, il Argelander – Istituto di AstronomiaL’Indian Institute of Science e NasaLaboratorio di propulsione a reazione (JPL)Laboratorio di propulsione a getto).

La ricerca si basa sui dati ottenuti Rilievo HI/OH/Linea di ricombinazione della Via Lattea (THOR), un software di monitoraggio basato su Collezione extra large di Karl G. Jansky (VLA) nel Nuovo Messico. Utilizzando le antenne radio a onde centimetriche del VLA, questo progetto studia la formazione di nubi molecolari, la conversione degli atomi in idrogeno molecolare, il campo magnetico della galassia e altre questioni relative all’ISM e alla formazione stellare.

L’obiettivo finale è determinare in che modo i due isotopi dell’idrogeno più comuni convergono per formare nuvole dense che salgono a nuove stelle. Gli isotopi includono l’idrogeno atomico (H), costituito da un protone, un elettrone e nessun neutrone, e l’idrogeno molecolare (H).₂) è costituito da due atomi di idrogeno tenuti insieme da un legame covalente. Questi ultimi si condensano solo in nubi relativamente compatte che svilupperanno regioni gelide dove alla fine appariranno nuove stelle.

Questa immagine mostra una sezione della vista laterale della Via Lattea misurata dal satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea. La banda scura è costituita da gas e polvere, che estingue la luce delle stelle unite. Il centro galattico della Via Lattea è indicato a destra dell’immagine e brilla brillantemente al di sotto della regione oscura. La casella a sinistra del centro indica la posizione dei fili “Maggie”. Mostra la distribuzione dell’idrogeno atomico. I colori indicano diverse velocità del gas. Credito: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syd/MPIA

Il processo di transizione dell’idrogeno atomico all’idrogeno molecolare è ancora in gran parte sconosciuto, il che ha reso questo filo estremamente lungo una scoperta particolarmente eccitante. Mentre le più grandi nubi di gas molecolare conosciute sono lunghe circa 800 anni luce, Magi è lunga 3.900 anni luce e larga 130 anni luce. Come ha spiegato Syed in un recente MPIA comunicato stampa:

“Questo thread ha contribuito a questo successo. Non sappiamo ancora esattamente come ci sei arrivato. Ma la stringa si estende per circa 1.600 anni luce al di sotto del piano della Via Lattea. Le osservazioni ci hanno anche permesso di determinare la velocità dell’idrogeno gassoso. Questo ci ha permesso di dimostrare che le velocità lungo la miccia non differiscono molto.“

L’analisi del team ha mostrato che il materiale nel filamento ha una velocità media di 54 km/s^-1, che hanno determinato principalmente misurando contro la rotazione del disco della Via Lattea. Ciò significa che la radiazione ha una lunghezza d’onda di 21 cm (aka “linea dell’idrogenoEra visibile sullo sfondo cosmico, rendendo la struttura riconoscibile. “Le osservazioni ci hanno anche permesso di determinare la velocità dell’idrogeno gassoso”, ha affermato Henrik Beuther, presidente del THOR e coautore dello studio. “Questo ci ha permesso di mostrare che le velocità lungo il il filamento differisce a malapena.

Questa immagine in falsi colori mostra la distribuzione dell’idrogeno atomico misurato a una lunghezza d’onda di 21 cm. La linea tratteggiata rossa traccia i contatti “Maggie”. credito: c. Maestro/MPIA

Da ciò, i ricercatori hanno concluso che Maggi è una struttura coerente. Questi risultati hanno confermato le osservazioni fatte un anno fa da Juan de Soler, astrofisico dell’Università di Vienna e coautore dell’articolo. Quando notò il filo, lo chiamò il fiume più lungo della sua nativa Colombia: il Río Magdalena (inglese: Margaret, o “Maggie”). Mentre Maggie avrebbe potuto essere identificata nella precedente valutazione di Soler dei dati THOR, solo lo studio attuale ha dimostrato oltre ogni ragionevole dubbio che si tratta di una struttura coerente.

Sulla base di dati precedentemente pubblicati, il team ha anche stimato che Maggi contiene l’8% di idrogeno molecolare in una frazione della massa. Dopo un esame più attento, il team ha notato che il gas convergeva in vari punti lungo il filamento, portandoli a concludere che l’idrogeno si stava accumulando in grandi nubi in quei punti. Hanno anche previsto che il gas atomico si sarebbe gradualmente condensato in una forma molecolare in quegli ambienti.

“Tuttavia, molte domande rimangono senza risposta”, ha aggiunto Syed. “I dati aggiuntivi, che speriamo ci forniscano ulteriori indizi sulla frazione di gas molecolare, sono già in attesa di essere analizzati”. Fortunatamente, presto saranno operativi diversi osservatori spaziali e terrestri e telescopi che saranno attrezzati per studiare questi filamenti in futuro. Questi includono Telescopio spaziale James Webb (JWST) e sondaggi radiofonici come schiera di chilometri quadrati (SKA), che ci permetterà di visualizzare il primo periodo dell’universo (“alba cosmica”) e le prime stelle nel nostro mondo.

Originariamente pubblicato in universo oggi.

Per ulteriori informazioni su questa ricerca, vedere Nella Via Lattea è stata scoperta un’enorme struttura di filamenti, lunga 3.900 anni luce.

Riferimento: “Filamenti di Maggie”: proprietà fisiche di una nuvola atomica gigante” di J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh ., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore e H. Linz, 20 dicembre 2021, Disponibile qui. Astronomia e astrofisica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265