ALMA ha scoperto prove di un nuovo tipo di struttura sottile e filamentosa che alimenta i cicli di distribuzione di materiali nel nucleo della Via Lattea.
Muovendosi vorticosamente nella zona centrale della Via Lattea, nella regione turbolenta che circonda il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, polvere e gas si agitano costantemente mentre onde d’urto energetiche si propagano ovunque. Un team internazionale di astronomi che utilizza l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha affinato la nostra visione di questa azione, scoprendo una sorprendente nuova struttura filamentosa in questa misteriosa regione dello spazio. Queste strutture sono simili a tornado spaziali che vorticano attorno al nucleo della Via Lattea e, dissipandosi rapidamente, ridistribuiscono il materiale. Sebbene la zona molecolare centrale (CMZ) della galassia sia nota da tempo come una regione piena di polvere vorticosa e molecole di gas che si formano e distruggono ciclicamente, il meccanismo che guida questo processo è rimasto elusivo.
Strutture filamentose
Le molecole fungono da traccianti per vari processi nelle nubi molecolari, con il monossido di silicio (SiO) particolarmente utile nel rilevare la presenza di onde d’urto. Utilizzando l’alta risoluzione e la sensibilità di ALMA per mappare linee spettrali distinte all’interno delle nubi molecolari al centro della Via Lattea, un team internazionale di astronomi guidato da Kai Yang della Shanghai Jiao Tong University ha delineato un nuovo tipo di struttura filamentosa lunga e stretta a una scala significativamente più fine. L’interazione dinamica tra questo ambiente turbolento e i sottili filamenti prodotti quando gli shock si propagano fornisce una visione più completa dei processi ciclici all’interno della CMZ.
“Quando abbiamo controllato le immagini ALMA che mostravano i deflussi, abbiamo notato questi filamenti lunghi e stretti spazialmente spostati da qualsiasi regione di formazione stellare. A differenza di qualsiasi oggetto che conosciamo, questi filamenti ci hanno davvero sorpreso. Da allora, ci siamo chiesti cosa fossero“, ha riassunto Yang. Questi “filamenti sottili” sono stati una scoperta inaspettata e fortuita nelle linee di emissione di SiO e di altre otto molecole. Le loro velocità in linea di vista sono coerenti e non sono coerenti con i deflussi. Pertanto, non si adattano al profilo di altri tipi di filamenti di gas denso scoperti in precedenza; inoltre, i filamenti non mostrano alcuna associazione con l’emissione di polvere e non sembrano essere in equilibrio idrostatico.
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Un turbolento centro galattico
“La nostra ricerca contribuisce all’affascinante panorama del Centro Galattico scoprendo che questi sottili filamenti sono una parte importante della circolazione dei materiali“, riassume Xing Lu, professore di ricerca presso l’Osservatorio Astronomico di Shanghai e autore corrispondente del documento di ricerca, “Possiamo immaginarli come tornado spaziali: sono violenti flussi di gas, si dissipano rapidamente e distribuiscono i materiali nell’ambiente in modo efficiente“. Non si sa ancora come questi sottili filamenti nascano inizialmente, ma i processi di shock emergono come una probabile spiegazione, riferisce il team di Yang. Questa inferenza si basa su diverse osservazioni chiave: la transizione rotazionale di SiO 5-4 chiaramente visibile nelle osservazioni ALMA, la presenza di maser CH3OH e le relative abbondanze di molecole organiche complesse in questi sottili filamenti.
Questa scoperta offre una visione più dettagliata dei processi dinamici che si verificano nella CMZ e suggerisce un processo ciclico di circolazione dei materiali. Innanzitutto, gli shock agiscono come un meccanismo per creare questi filamenti sottili, rilasciando SiO e diverse molecole organiche complesse come CH3OH, CH3CN e HC3N nella fase gassosa e nel mezzo interstellare. Quindi, i filamenti sottili si dissipano per rifornire il materiale diffuso rilasciato dagli shock nella CMZ. Infine, le molecole si congelano di nuovo in grani di polvere, determinando un equilibrio tra esaurimento e rifornimento. Supponendo che i filamenti sottili esistano in tutta la CMZ in abbondanza come in questo campione, ci sarebbe un equilibrio ciclico tra esaurimento e rifornimento.
Si spera che le future osservazioni ALMA che coprono più transizioni SiO e le osservazioni del censimento che abbracciano la CMZ, combinate con simulazioni numeriche, confermeranno l’origine dei filamenti sottili e la possibilità dei processi ciclici all’interno di questa straordinaria regione della Via Lattea.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su NSF
- Leggi il paper scientifico intitolato “ALMA observations of massive clouds in the central molecular zone: slim filaments tracing parsec-scale shocks” pubblicato su ArXiv
