Una scoperta importante nel cuore della Via Lattea sta spingendo gli scienziati a riconsiderare le attuali teorie sulla formazione delle imponenti strutture cosmiche note come bolle di Fermi.
I ricercatori hanno identificato delle dense sacche di gas freddo che erano precedentemente celate all’interno delle vastissime e roventi nubi che compongono queste bolle, situate proprio nel nucleo della nostra galassia. Questa inattesa rivelazione contraddice le ipotesi esistenti sulla loro genesi, suggerendo che le bolle di Fermi potrebbero essere significativamente più giovani di quanto si fosse stimato in passato.
Nuove rivelazioni nel cuore della Via Lattea: le bolle di Fermi sotto esame
Rongmon Bordoloi, professore associato di fisica presso la North Carolina State University e autore corrispondente della ricerca, descrive le bolle di Fermi come enormi strutture di gas caldo che si estendono sia al di sopra che al di sotto del disco galattico della Via Lattea. Queste formazioni raggiungono una dimensione impressionante, estendendosi per circa 25.000 anni luce in ciascuna direzione dal centro della galassia, per un’altezza complessiva di ben 50.000 anni luce.
Sebbene le bolle di Fermi siano una scoperta relativamente recente, essendo state identificate per la prima volta dai telescopi a raggi gamma nel 2010, la loro origine rimane avvolta nel mistero. Esistono diverse teorie sulla loro formazione, ma è ampiamente accettato che siano il risultato di un evento estremamente improvviso e violento, paragonabile a un’eruzione vulcanica, ma su una scala astronomica immensamente più grande.
Per svelare i segreti delle bolle di Fermi in maniera più dettagliata, il professor Bordoloi e il suo team hanno impiegato il Green Bank Telescope (NSF GBT) della National Science Foundation statunitense. Questo potente radiotelescopio ha permesso loro di raccogliere dati ad alta risoluzione, fornendo informazioni cruciali sia sulla composizione del gas presente all’interno delle bolle sia sulla sua velocità di movimento. Le osservazioni condotte con il GBT si sono dimostrate due volte più sensibili rispetto a quelle precedenti, consentendo ai ricercatori di discernere dettagli molto più fini e inaspettati all’interno di queste gigantesche strutture cosmiche.
La scoperta del gas freddo
Nonostante la maggior parte del gas all’interno delle immense bolle di Fermi abbia una temperatura rovente di circa 1 milione di gradi Kelvin, il team di ricerca ha fatto una scoperta del tutto inattesa. Sono state identificate dense nubi di idrogeno gassoso neutro, ciascuna con una massa di diverse migliaia di volte quella del Sole, sparse all’interno delle bolle a ben 12.000 anni luce sopra il centro della Via Lattea.
Andrew Fox, astronomo dell’ESA-AURA presso lo Space Telescope Science Institute e coautore dello studio, ha evidenziato l’anomalia di queste nubi. Egli ha spiegato che, pur trovandosi in un ambiente di gas a milioni di gradi, queste nubi di idrogeno neutro hanno una temperatura di circa 10.000 gradi Kelvin. Sono quindi almeno 100 volte più fredde rispetto al gas circostante. Fox ha paragonato la loro presenza a “trovare cubetti di ghiaccio in un vulcano“, sottolineando quanto la loro esistenza sia sorprendente, dato che l’ambiente estremamente caldo (oltre 1 milione di gradi Kelvin) e l’alta velocità del flusso nucleare avrebbero dovuto disgregare rapidamente qualsiasi gas più freddo.
La persistenza di queste nubi fredde pone un interrogativo cruciale riguardo l’età delle bolle di Fermi. Rongmon Bordoloi ha chiarito che i modelli computerizzati che simulano l’interazione tra gas freddo e gas caldo in uscita da ambienti estremi, come le bolle di Fermi, indicano una rapida distruzione delle nubi fredde, solitamente entro pochi milioni di anni. Questa scala temporale si allinea con le stime precedenti sull’età delle bolle di Fermi. Bordoloi ha enfatizzato che “Non sarebbe possibile che le nubi siano presenti se le bolle di Fermi avessero 10 milioni di anni o più”, suggerendo quindi che queste gigantesche strutture galattiche siano molto più giovani di quanto si credesse.
L’importanza di questa scoperta è ulteriormente amplificata dalla sua sinergia con le osservazioni ultraviolette condotte dal Telescopio Spaziale Hubble (HST). Bordoloi ha sottolineato che le nubi identificate si trovano precisamente lungo una linea di vista precedentemente studiata dall’HST. Quest’ultimo aveva rilevato la presenza di un gas multifase altamente ionizzato, con temperature che variavano da un milione a 100.000 Kelvin. Secondo Bordoloi, questa è esattamente la condizione che ci si aspetterebbe di osservare nel caso di un gas freddo in fase di evaporazione, fornendo una prova ulteriore e coerente a supporto di questa scoperta.
Velocità dei gas e implicazioni sull’età
Il team di ricerca ha compiuto un ulteriore passo avanti, riuscendo a calcolare la velocità di movimento dei gas all’interno delle bolle di Fermi. Questo dato ha fornito una conferma aggiuntiva e robusta riguardo l’età di queste colossali strutture. Rongmon Bordoloi ha precisato che “Questi gas si muovono a circa un milione di miglia all’ora, il che indica anche che le bolle di Fermi sono un fenomeno recente“.
Egli ha enfatizzato la scala temporale di questa scoperta nel contesto cosmico: “Queste nubi non esistevano quando i dinosauri vagavano sulla Terra. Su scale temporali cosmiche, un milione di anni è un batter d’occhio“. Questo suggerisce un’origine molto più recente di quanto si pensasse in precedenza.
Jay Lockman, astronomo del Green Bank Observatory e coautore dell’articolo, ha proposto un’interessante teoria sulla presenza di queste nubi fredde. “Riteniamo che queste nubi fredde siano state trascinate dal centro della Via Lattea e trasportate in alto dal vento caldissimo che ha formato le bolle di Fermi“, ha affermato.
Ha poi utilizzato un’efficace analogia per spiegare il fenomeno: “Così come non si può osservare il moto del vento sulla Terra a meno che non ci siano nubi a tracciarlo, non possiamo vedere il vento caldo proveniente dalla Via Lattea, ma possiamo rilevare le emissioni radio delle nubi fredde che trasporta con sé“. Questo implica che le nubi fredde agiscono da veri e propri marcatori visibili di un flusso di gas caldo invisibile.
Questa scoperta sfida in modo significativo l’attuale comprensione di come le nubi di gas freddo possano sopravvivere in un ambiente energetico così estremo come quello del Centro Galattico. Imponendo forti vincoli empirici sull’interazione tra i deflussi galattici e l’ambiente circostante, i risultati di questa ricerca forniscono un punto di riferimento cruciale per le simulazioni del feedback e dell’evoluzione galattica. In sostanza, questa nuova conoscenza sta rimodellando la nostra visione di come energia e materia circolino attraverso le galassie, aprendo nuove prospettive per comprendere le dinamiche su larga scala del nostro Universo.
Lo studio è stato pubblicato sul The Astrophysical Journal Letters.
