Grazie a dati combinati di vecchi telescopi ESA e NASA sono state realizzate nuove immagini in dettaglio delle galassie a noi vicine.

Nuove immagini che utilizzano i dati delle missioni dell’ESA (Agenzia spaziale europea) e della NASA mostrano la polvere che riempie lo spazio tra le stelle in quattro delle galassie vicine alla nostra Via Lattea. Più che sorprendenti, le istantanee sono anche un tesoro scientifico, che fornisce informazioni su quanto la densità delle nuvole di polvere possa variare all’interno di una galassia.

Con una consistenza simile al fumo, la polvere viene creata dalle stelle morenti ed è uno dei materiali che forma nuove stelle. Le nubi di polvere osservate dai telescopi spaziali sono costantemente modellate dall’esplosione di stelle, dai venti stellari e dagli effetti della gravità.
Quasi la metà di tutta la luce delle stelle nell’universo viene assorbita dalla polvere. Molti degli elementi chimici pesanti essenziali per formare pianeti come la Terra sono rinchiusi in granelli di polvere nello spazio interstellare, per questo capire la polvere è una parte essenziale della comprensione del nostro universo.

La galassia di Andromeda (M31) è mostrata qui nell’infrarosso e nelle lunghezze d’onda della luce. Parte dell’idrogeno gassoso (rosso) che traccia il bordo del disco di Andromeda è stato prelevato dallo spazio intergalattico e parte è stato strappato via dalle fusione tra galassie. Credit: ESA/NASA/JPL-Caltech/GBT/WSRT/IRAM/ C. Clark (STScI)

Una combinazione di vecchie fonti

Le nuove osservazioni sono state rese possibili grazie al lavoro dell’Herschel Space Observatory dell’ESA, che ha operato dal 2009 al 2013 in collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory della NASA. Gli strumenti di Herschel sono stati in grado di rilevare il bagliore termico della polvere, che viene emessa come luce nel lontano infrarosso, in una gamma di lunghezze d’onda più lunga di quella che gli occhi umani possono rilevare.

Le immagini della polvere interstellare catturate da Herschel hanno così fornito viste ad alta risoluzione di dettagli fini in queste nuvole, rivelando sottostrutture più complesse. Ma il modo in cui il telescopio spaziale è stato progettato lo ha portato a non rilevare la luce proveniente da nubi più sparse e diffuse, specialmente nelle regioni esterne delle galassie, dove il gas e la polvere diventano radi e quindi più deboli.

Per alcune galassie vicine questo significa che Herschel ha perso fino al 30% di tutta la luce emessa dalla polvere. Con un divario così significativo, gli astronomi hanno faticato a utilizzare i dati di Herschel per capire come si comportavano polvere e gas in questi ambienti. Per completare le mappe della polvere di Herschel dunque le nuove immagini hanno dovuto combinare i dati di altre tre missioni: l’osservatorio Planck dell’ESA ora dimesso, insieme ad altre due missioni della NASA non più attive, l’Infrared Astronomical Satellite (IRAS) e il Cosmic Background Explorer (COBE).

La Grande Nube di Magellano (LMC) è un satellite della Via Lattea, contenente circa 30 miliardi di stelle. Viste qui in una visione del lontano infrarosso e della radio, la polvere fredda e calda dell’LMC sono mostrate rispettivamente in verde e blu, con l’idrogeno in rosso. Credit: SA/NASA/JPL-Caltech/CSIRO/C. Clark (STScI)

I dettagli delle nuove immagini

Le immagini mostrano la galassia di Andromeda (M31), la galassia del Triangolo (M33) e la Grande e Piccola Nube di Magellano – le due galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea che non hanno la struttura a spirale delle altre due. Tutte e quattro si trovano entro i 3 milioni di anni luce dalla Terra.

Nelle immagini, il rosso indica l’idrogeno gassoso, l’elemento più comune nell’universo. L’immagine della Grande Nube di Magellano mostra una coda rossa che si distacca dalla parte inferiore sinistra della galassia che è stata probabilmente creata quando si è scontrata con la Piccola Nube di Magellano circa 100 milioni di anni fa. Le bolle di spazio vuoto indicano le regioni in cui le stelle si sono formate di recente, perché i venti intensi delle stelle appena nate soffiano via la polvere e il gas circostanti. La luce verde attorno ai bordi di quelle bolle indica la presenza di polvere fredda che si è accumulata a causa di quei venti. La polvere più calda, mostrata in blu, indica dove si stanno formando le stelle o dove altri processi hanno riscaldato la polvere.

Molti elementi pesanti in natura, inclusi carbonio, ossigeno e ferro, possono rimanere attaccati ai granelli di polvere e la presenza di elementi diversi cambia il modo in cui la polvere assorbe la luce delle stelle. Questo, a sua volta, influisce sulla visione che gli astronomi ottengono di eventi come la formazione stellare.

Nelle nubi di polvere più dense, quasi tutti gli elementi pesanti possono rimanere bloccati nei granelli di polvere, il che aumenta il rapporto polvere-gas. Ma nelle regioni meno dense, la radiazione distruttiva delle stelle appena nate o le onde d’urto delle stelle che esplodono distruggeranno i granelli di polvere e restituiranno alcuni di quegli elementi pesanti bloccati nel gas, cambiando ancora una volta il rapporto degli elementi.

Gli scienziati che studiano lo spazio interstellare e la formazione stellare vogliono comprendere meglio questo ciclo. Le immagini di Herschel hanno mostrato infatti che il rapporto polvere-gas può variare all’interno di una singola galassia fino a un fattore 20, molto più di quanto stimato in precedenza.

Riferimenti: NASA\JPL

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