Il centro della nostra galassia, la Via Lattea, rispetto ai centri delle altre galassie che conosciamo, è un luogo relativamente calmo, ma ora abbiamo scoperto che non è sempre stato così. In effetti, solo 3,5 milioni di anni fa qualcosa produsse un colossale scoppio di energia, espellendo getti di gas della lunghezza di oltre 200.000 anni luce sopra e sotto il piano galattico.

Le onde d’urto di questa colossale esplosione, chiamata bagliore di Seyfert, possono essere osservate oggi nel Flusso di Magellano, una corrente di gas ad alta velocità che si estende dalle Grandi e Piccole Nuvole di Magellano, fino a 200.000 anni luce dalla Via Lattea.

Si tratta di qualcopsa di così potente che gli astronomi ritengono che potrebbe provenire solo da Sagittarius A *, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Poiché le prime osservazioni del  di Seyfert sono state pubblicate nel 2013 , hanno chiamato l’evento BH2013.

(James Josephides / ASTRO 3D)

Nel 2013 l’astrofisico Joss Bland-Hawthorn dell’Università di Sydney e l’International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) stimarono che l’evento deve essersi verificato tra 1 e 3 milioni di anni fa.

Ora, altre osservazioni fatte usando il telescopio spaziale Hubble – e quindi con un set di dati più grande – hanno fornito prove ancora più convincenti per l’evento. E il team è stato in grado di restringere i tempi sia per l’evento che per la sua durata.

“Questi risultati cambiano radicalmente la nostra comprensione della Via Lattea“, ha detto l’astronoma Magda Guglielmo dell’Università di Sydney. “Abbiamo sempre pensato alla nostra Galassia come a una galassia inattiva, con un centro non così brillante. Questi nuovi risultati, invece, aprono a nuove interpretazioni sulla evoluzione e la natura della via Lattea”.

Ci sono diversi indizi che hanno contribuito a mettere insieme l’immagine. Le più chiare sono le enormi “bolle di Fermi“, dei fasci di radiazioni gamma e X, che si estendono sopra e sotto il piano galattico, rilevate dai satelliti Fermi e ROSAT. Queste bolle si estendono, in totale, per circa 50.000 anni luce, 25.000 sopra e 25.000 sotto il piano galattico.

Nel 2013, gli astronomi riportarono la scoperta di una emissione idrogeno-alfa lungo una sezione del torrente Magellanico direttamente in linea con la bolla. La causa più probabile di questa cosa, spiegarono, fu uno scoppio di energia ionizzante avvenuto al centro della Via Lattea.

Ciò che Hubble ha individuato è un altro pezzo di quel puzzle. Alcuni rapporti di assorbimento nelle lunghezze d’onda dei raggi ultravioletti rivelano che alcune delle nuvole nel torrente sono altamente ionizzate e da una fonte molto energetica.

“Mostriamo come queste sono nuvole catturate in un fascio di coni di ionizzazione bipolari e radiativi da un nucleo di Seyfert associato a Sgr A *“, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.

Fondamentalmente, i due coni in espansione, partendo da una piccola regione vicino al centro galattico e espandendosi verso l’esterno sopra e sotto il piano galattico, hanno trasmesso le radiazioni ionizzanti molto lontano nello spazio, ionizzando il gas nel torrente di Magellano, fino a distanze di centinaia di migliaia di anni luce.

“Il bagliore prodotto dall’esplosione deve essere stato un po’ come il raggio di un faro“, ha spiegato Bland-Biancospino. “Immaginiamo l’oscurità, e poi, all’improvviso, qualcuno accende un faro luminosissimo per un breve periodo di tempo“.

Un diagramma schematico del campo di radiazione ionizzante sull’emisfero galattico meridionale, interrotto dal bagliore. (Bland-Hawthorne, et al ./ASTRO 3D)

Solo i getti relativistici espulsi dall’orizzonte degli eventi di un buco nero che si nutre attivamente potrebbero essere abbastanza potenti da produrre quell’effetto, hanno detto i ricercatori.

Il bagliore avvenne circa 3,5 milioni di anni fa e durò per circa 300.000 anni. Su scala cosmica si può considerare un’esplosione piuttosto breve.

All’epoca, la Terra era in pieno Pliocene, il periodo in cui emerse la maggior parte delle specie moderne.

Per tutto il periodo successivo sembra che Sgr A * sia stato relativamente tranquillo ma  recenti osservazioni mostrano che potrebbe stare per iniziare una fase più movimentata.

“Si tratta di un evento drammatico accaduto qualche milione di anni fa nella storia della Via Lattea“, ha dichiarato l’astronoma Lisa Kewley della Australian National University e l’ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3D.

“Un’enorme esplosione di energia e radiazioni è emersa proprio dal centro galattico e nel materiale circostante. Ciò dimostra che il centro della Via Lattea è un luogo molto più dinamico di quanto pensassimo“.

La nostra distanza di 26.000 anni luce dal centro galattico significa che probabilmente siamo al sicuro da qualsiasi getto di energia che può inviare Sgr A *, dopo tutto, sembra che siamo usciti incolumi da BH2013. Se siamo fortunati, però, in futuro potremmo poter vedere uno spettacolo di luci generato dal buco nero supermassiccio che si trova al centro della via Lattea.

La ricerca è stata accettata su The Astrophysical Journal.

In meccanica quantistica è abbastanza noto il famoso esperimento mentale del gatto di Schrödinger, in cui un ipotetico felino chiuso in una scatola con una fiala di veleno è da considerare, fino all’osservazione effettiva aprendo la scatola, allo stesso tempo, sia vivo che morto. questo esercizio mentale serve per illustrare il paradosso multi-stato della meccanica quantistica.

Bene, ora gli scienziati sono riusciti ad applicare questa teoria a grandi molecole composte da 2.000 atomi.

La sovrapposizione quantistica è stata testata innumerevoli volte su sistemi più piccoli, con i fisici che hanno potuto dimostrare con successo che le singole particelle possono trovarsi in due punti contemporaneamente. Ma questo tipo di esperimento non è mai stato condotto su questa scala prima.

Quello che l’esperimento fa è consentire agli scienziati di affinare le ipotesi della meccanica quantistica e capire di più su come funziona questo ramo particolarmente bizzarro della fisica e su come, su scale più ampie, le leggi della meccanica quantistica si accordano alle regole classiche della fisica tradizionale.

“I nostri risultati mostrano un eccellente accordo con la teoria dei quanti e non possono essere spiegati in modo classico“, affermano i ricercatori nel l’articolo pubblicato di recente.

In particolare, il nuovo studio coinvolge l’equazione di Schrödinger (sì, di nuovo lui), che descrive come anche singole particelle possano agire come onde in più punti contemporaneamente, interferendo tra loro proprio come le increspature dell’acqua in uno stagno stagno in cui viene tirato un sasso.

Per testare la loro ipotesi, gli scienziati hanno avviato il classico , un test molto familiare a chi si interessa di fisica quantistica.

Tradizionalmente, questo esperimento comporta la proiezione di singole particelle di luce (fotoni) attraverso due fenditure. Se i fotoni si comportassero semplicemente come particelle, la risultante proiezione di luce sull’altro lato mostrerebbe semplicemente una banda. Ma in realtà, la luce proiettata sull’altro lato mostra un modello di interferenza: più bande che interagiscono, dimostrando che anche le particelle di luce possono agire come onde.

(Johannes Kalliauer / Wikimedia, CC-BY-SA 3.0)

Questo esperimento sembra dimostrare che i fotoni si trovino in due punti contemporaneamente, proprio come il gatto di Schrödinger. Ma come molti di noi sanno, il gatto è in due stati sovrapposti solo finché rimane inosservato. Non appena la scatola viene aperta, si stabilisce lo stato di vivo o morto, non più entrambi.

Con i fotoni è la stessa cosa. Non appena la luce viene misurata o osservata direttamente, la sovrapposizione scompare e lo stato del fotone è bloccato. Questo è uno degli enigmi nel cuore della meccanica quantistica.

Lo stesso esperimento della doppia fenditura era già stato testato con elettroni, atomi e molecole più piccole. E ora i fisici hanno dimostrato che si applica anche a molecole enormi.

In questa versione dell’esperimento a doppia fenditura, il team è stato in grado di utilizzare molecole pesanti, composte da un massimo di 2.000 atomi, per creare schemi di interferenza quantica, come se si comportassero come onde e si trovassero in più di un posto.

Le molecole erano conosciute come “oligo-tetrafenilporfirine arricchite con catene fluoroalchilsulfanil“, e alcune avevano oltre 25.000 volte la massa di un atomo di idrogeno.

Ma, man mano che le molecole diventano più grandi, diventano anche meno stabili e gli scienziati sono stati in grado di farle interferire solo per sette millisecondi alla volta, utilizzando un dispositivo di nuova concezione chiamato interferometro a onda di materia (progettato per misurare gli atomi lungo percorsi diversi).

Per la correttezza dell’esperimento, sono stati presi in considerazione anche fattori come la rotazione terrestre e l’attrazione gravitazionale. Il risultato è che ora sappiamo che queste molecole giganti possono trovarsi in due punti contemporaneamente, così come gli atomi molto più piccoli.

Tradizionalmente, la meccanica quantistica entra in gioco su scale molto piccole mentre la fisica classica funziona bene sulle su grandi scale, questo significa che più grandi sono le molecole che possiamo far lavorare con l’esperimento della doppia fenditura, più ci avviciniamo a quella linea di confine tra fisica quantistica  e classica. Un precedente record per questo tipo di studio ha coinvolto molecole di dimensioni fino a 800 atomi.

“I nostri esperimenti dimostrano che la nostra conoscenza della meccanica quantistica, con tutta la sua stranezza, è anche straordinariamente solida, e sono ottimista sul fatto che i futuri esperimenti lo confermeranno su scale ancora maggiori“, afferma il fisico Yaakov Fein, dell’Università di Vienna, in Austria.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Physics.

È noto che il nostro sistema solare è composto di otto pianeti ma, nascosto nel sistema solare esterno potrebbe essercene un nono. No, questo pianeta nove non è Plutone ma piuttosto un mondo dieci volte più distante dal Sole con una massa cinque volte più grande della Terra. Un mondo freddo e oscuro in agguato ai margini del regno del Sole.

Nessun pianeta del genere è stato ancora scoperto, ma ci sono alcuni indizi che potrebbe esserci.

Se Planet Nine esistesse davvero, la sua massa interagirebbe gravitazionalmente con gli altri corpi nel sistema solare. Questa attrazione sarebbe troppo piccola per essere notata per la maggior parte dei pianeti, ma influenzerebbe più fortemente i piccoli corpi che si trovano oltre l’orbita di Nettuno, quelli che sono noti come Trans-Neptunian Objects (TNOs).

Negli ultimi due decenni, abbiamo trovato centinaia di questi oggetti ed è stato notato che molti di loro hanno orbite che sembrano essere orientate in una direzione simile. Questo viene ritenuto un fatto anomalo poiché gli scienziati si aspetterebbero che le orbite di questi corpi distanti così distanti dal Sole siano abbastanza casuali. Nel 2016, Konstantin Batygin e Michael Brown suggerirono che questo raggruppamento potrebbe essere causato da un pianeta ancora da scoprire. Ulteriori studi sul raggruppamento statistico dei TNO hanno suggerito che le prove non sono così forti, ma vale comunque la pena cercare un tale pianeta.

Con una massa tra le cinque e le dieci terre, il Pianeta Nove sarebbe probabilmente grosso modo grande come Nettuno. Anche a una distanza di 500 UA sarebbe abbastanza grande da essere visto dai nostri migliori telescopi. Ma i sondaggi condotti sia dal Pan-STARRS che dal Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) non hanno trovato prove della presenza di questo fantomatico pianeta.

Ora, un nuovo articolo di Jakub Scholtz e James Unwin suggerisce che, dopo tutto, potremmo non essere in grado di vederlo. Perché potrebbe non essere un pianeta, ma piuttosto un buco nero.

Sembra un’idea folle, ma non è al di fuori del regno delle possibilità. Per cominciare, se Planet Nine fosse un buco nero di massa planetaria, la sua attrazione gravitazionale sui TNO sarebbe esattamente la stessa. Tecnicamente, le prove gravitazionali per un nono pianeta sono anche prove di un possibile piccolo buco nero. Ed è possibile che esistano buchi neri di massa planetaria.

Ma potrebbe esistere una terza tipologia di buchi neri noti come buchi neri primordiali.

Questi potrebbero essersi formati nei primi momenti dell’universo, quando la densità cosmica era così alta che le fluttuazioni di densità collassavano su se stesse.

Teoricamente, i buchi neri primordiali potrebbero avere una massa qualunque, da quella di un piccolo asteroide a quella di migliaia di stelle. Se esistessero i buchi neri primordiali, alcuni potrebbero avere una massa giusta per essere il Pianeta Nove.

I buchi neri primordiali, se esistessero, sarebbero troppo piccoli per essere osservati direttamente. Se Planet Nine fosse davvero un buco nero, avrebbe le dimensioni di una mela.

Uno dei modi che potrebbero permetterci di osservare i buchi neri primordiali è attraverso un effetto noto come microlensing gravitazionale. Se un piccolo buco nero si trovasse tra noi e una stella lontana, la luce della stella verrebbe deviata gravitazionalmente dal buco nero, facendo apparire la stella momentaneamente più luminosa.

Quando l’esperimento di lente gravitazionale ottica (OGLE) ha cercato eventi di microlensing, ne hanno trovati più del previsto e questo surplus potrebbe essere spiegato dalla presenza di buchi neri primordiali nella nostra galassia.

I dati di OGLE non dimostrano l’esistenza di buchi neri primordiali, ma suggeriscono che potrebbero esistere, proprio come il raggruppamento dei TNO suggerisce che Planet Nine potrebbe esistere.

Quindi, forse, un buco nero primordiale potrebbe essere stato catturato dal nostro Sole e ora orbita attorno alla nostra stella, alterando leggermente le orbite dei corpi distanti del sistema solare.

Va sottolineato che si tratta di molte speculazioni che cercano di giustificare alcune evidenti prove. Solo perché “potrebbe” esserci un buco nero nel sistema solare esterno non significa che ci sia. È possibile che un mondo simile a Nettuno sia là fuori e non sia stato ancora trovato. È anche possibile che il raggruppamento di TNO sia circostanziale e non vi sia alcun Pianeta Nove.

Riferimento: Scholtz, Jakub e James Unwin. “Che cosa succede se Planet 9 è un buco nero primordiale?” arXiv prestampa arXiv: 1909.11090 (2019).

Fonte: Forbes.

Dopo aver contato tutta la materia normale e luminosa nei luoghi ovvi dell’universo – galassie, ammassi di galassie e il mezzo intergalattico – ne manca ancora circa la metà. Quindi, non solo l’85 percento della materia nell’universo è costituita da una sostanza sconosciuta e invisibile chiamata “materia oscura”, ma abbiamo problemi anche a trovare tutta la materia normale che dovrebbe esserci.

Questo è noto come problema dei “barioni mancanti”. I barioni sono particelle che emettono o assorbono la luce, come protoni, neutroni o elettroni, che compongono la materia che vediamo intorno a noi. Si pensa che i barioni che non riusciamo ancora a trovare siano nascosti in strutture filamentose che permeano l’intero universo, una struttura nota anche come “la rete cosmica“.

Ma questa struttura è inafferrabile e finora ne abbiamo visto solo vaghi accenni. Ora, però, un nuovo studio, pubblicato su Science, offre una visione migliore che ci consentirà di mappare l’aspetto di questa rete.

La rete cosmica costituisce l’impalcatura della struttura su larga scala dell’universo, prevista dal “modello cosmologico standard“. I cosmologi credono che ci sia una rete cosmica oscura, costituita da materia oscura, e una rete cosmica luminosa, composta principalmente di gas idrogeno.

In effetti, si ritiene che il 60 percento dell’idrogeno creato durante il Big Bang risieda in questi filamenti.

La rete di filamenti di gas è anche conosciuta come “mezzo intergalattico caldo-caldo“ (WHIM), perché è più o meno calda come l’interno del sole. È probabile che le galassie si formino all’intersezione di due o più di questi filamenti, dove la materia è più densa, con i filamenti che collegano tutti gli ammassi di galassie nell’universo.

Finora non siamo stati in grado di rilevare la materia oscura. Questo perché non emette né assorbe la luce, quindi non può essere osservata con i normali telescopi. Anche i filamenti di questa ragnatela cosmica sono molto difficili da vedere in quanto sono molto diffusi e non emettono luce sufficiente per essere rilevati.

Dalla previsione originale, c’è stata un’intensa ricerca del web cosmico, usando una varietà di metodi.

Uno di questi si basa su oggetti luminosi che si trovano sullo sfondo lungo la stessa linea di vista di un filamento di gas. Gli atomi di idrogeno nei filamenti possono assorbire la luce a una lunghezza d’onda specifica nell’ultravioletto. Questo può essere rilevato come linee di assorbimento nella luce dall’oggetto di sfondo, se suddivise in uno spettro per lunghezza d’onda.

Questo metodo è stato applicato usando i quasar, che sono oggetti enormi molto luminosi a grandi distanze e persino con galassie sullo fondo .

Le galassie illuminano il web cosmico

Il nuovo studio è riuscito a rilevare il gas in un modo completamente nuovo che consente l’imaging bidimensionale della rete cosmica, anziché fare affidamento sulla posizione casuale di una sorgente luminosa dietro la nuvola di gas utilizzata negli studi sull’assorbimento.

L’oggetto che hanno studiato, chiamato SSA22, è un proto-cluster, il che significa che è un cluster di galassie nella sua infanzia. È molto più lontano dei precedenti frammenti misurati della rete cosmica – la sua luce ha viaggiato per circa 12 miliardi di anni per raggiungerci. Ciò significa che stiamo guardando indietro nel tempo alle prime fasi dell’universo, consentendo agli scienziati di provare a capire come i primi filamenti si sono assemblati.

Alcuni anni fa, un numero di galassie estremamente luminose, a forma di stella, chiamate “galassie sub-millimetriche” sono state rilevate vicino al suo centro. Questo nuovo studio ha individuato 16 di queste galassie e otto potenti sorgenti di raggi X, una rara sovra-densità di tali oggetti per quell’epoca primordiale.

Gli oggetti forniscono un’abbondante quantità di radiazioni ionizzanti a tutto il gas idrogeno dei filamenti, il che gli fa emettere luce che possiamo rilevare.

Un altro mistero che questo studio aiuta a risolvere è la formazione di galassie sub-millimetriche. La spiegazione più ampiamente condivisa è che si formano a seguito della fusione di due galassie normali, formando quindi una galassia massiccia con il doppio della quantità di luce.

Tuttavia, le simulazioni al computer mostrano che queste galassie possono svilupparsi dal gas freddo che penetra nella vicina rete cosmica. Questo scenario è confermato da questo nuovo studio.

Mappa dettagliata

Il nuovo studio apre la strada a una mappatura bidimensionale più sistematica dei filamenti di gas che può parlarci dei loro movimenti nello spazio.

Studi futuri aiuteranno a mappare ulteriormente la rete cosmica nascosta. Oltre a guardare ammassi di galassie pieni di oggetti luminosi, possiamo anche tracciare l’emissione su lunghezze d’onda radio o a raggi X di questo web cosmico. Tuttavia, la radiografia traccia un gas molto più caldo rispetto alla maggior parte del WHIM. L’osservatorio a raggi X di Athena fornirà un quadro completo dei filamenti caldi attorno agli ammassi di galassie nell’universo vicino.

Un’altra missione, proposta per oltre il 2050, è quella di utilizzare lo sfondo cosmico a microonde – la luce rimasta dal Big Bang – come “luce di sfondo” per cercare le sottili impronte lasciate nella rete cosmica.

Tutti questi strumenti riveleranno l’intera struttura della rete cosmica e ci forniranno un censimento definitivo della materia nell’universo.

Inoltre, sappiamo che i barioni si insediano nei filamenti di materia oscura dell’universo per creare i propri filamenti, come schiuma sopra un’onda. Ciò significa che mappe dettagliate dei filamenti di gas potranno aiutarci a tracciare la struttura più nascosta della materia oscura e, in definitiva, aiutarci a capire la sua natura misteriosa.

Andreea Font, Docente senior presso l’Astrophysics Research Institute, Università John Moores di Liverpool.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l’ articolo originale.

Gli astronomi di tutto il mondo stanno studiando la cometa interstellare 2I / Borisov, l’oggetto interstellare che sta visitando il nostro sistema solare, con l’obiettivo di apprendere su di esso il più possibile.

Queste osservazioni stanno già fornendo affascinanti intuizioni sulla cometa, incluso il fatto che il suo sistema solare di origine potrebbe non essere così diverso dal nostro, cosa in qualche modo attesa ma non scontata.

I ricercatori dell’Istituto di Astrofisica delle Canarie hanno pubblicato sulla rivista non peer review Research Notes della AAS uno studio dove si afferma che la polvere emessa da 2I / Borisov è simile in composizione a quella delle comete provenienti dal nostro sistema solare.

Un altro studio, condotto dai ricercatori della Queen’s University di Belfast e pubblicato sul server di prestampa arXiv, ha determinato che il gas che circonda l’oggetto interstellare è simile a quello delle nostre comete.

“E quando osserviamo la quantità di gas che vediamo, rispetto alla quantità di particelle di polvere che viene espulsa anche dalla cometa, sembra anche abbastanza simile“, ha detto il ricercatore Alan Fitzsimmons in un’intervista a Scientific American.

Ovviamente, è ancora presto per affermare che il sistema stellare natale di 2I/ Borisov è come il nostro o no, ma gli astronomi sono eccitati da entrambe le prospettive.

“Se il sistema stellare di origine fosse come le cose che abbiamo nel nostro sistema solare, vorrebbe dire che i processi che vediamo in atto sono qui da noi sono più tipici di quanto pensassimo“, ha detto il ricercatore della Queen’s University di Belfast Michele Bannister a Science Alert. “Se invece dovessimo capire che è molto diverso, questo ci direbbe che nei sistemi esoplanetari può esservi una chimica che si svolge in un modo abbastanza diverso di quanto non vediamo.”

Questo ci obbligherebbe a rivede molti dei parametri attualmente consolidati nella ricerca della vita oltre il nostro sistema solare.

Fonte: Science Alert