di Vincenzo Zappalà
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.
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.
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)
Immagine in alto: 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. http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2003/09sep_blackholesounds/
Fonte: http://www.astronomia.com/2012/08/18/la-musica-finisce-e-nascono-le-stelle/ http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/multimedia/phoenix_cluster.html