Immagine delle zone centrali della Via Lattea, in raggi gamma. Sopra e sotto il centro si vedono due enormi ampolle, probabilmente testimoni di un passato molto focoso, o di un presente ancora attivo ... La loro origine rimane un mistero ... Crediti: Nasa/DOE/Fermi LAT/D. Finkbeiner et al.

La curiosità del mese

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Bolle di raggi X nel centro della Via Lattea

La curiosità del mese di aprile 2019 a cura di Gabriele Ghisellini


Fig. 1 -
Fig. 1 - Una immagine in luce visibile delle zone centrali della Via Lattea. Le zone scure, lungo il piano della Via Lattea, sono zone dove sono presenti delle polveri che assorbono la luce prodotta dalle stelle retrostanti.

Fig. 2 - Immagine delle zone centrali della Via Lattea, in raggi gamma. Sopra e sotto il centro si vedono due enormi ampolle, probabilmente testimoni di un passato molto focoso, o di un presente ancora attivo ... La loro origine rimane un mistero ...
Fig. 2 - Immagine delle zone centrali della Via Lattea, in raggi gamma. Sopra e sotto il centro si vedono due enormi "ampolle", probabilmente testimoni di un passato molto focoso, o di un presente ancora attivo ... La loro origine rimane un mistero ...

Viviamo in periferia. Lontani migliaia di anni luce dal centro della nostra galassia.
E non possiamo vedere molto delle zone centrali della Via Lattea, perchè ci sono nubi di polveri che assorbono la luce visibile, come se il centro fosse avvolto dalle nebbie padane.
La Fig. 1 dovrebbe rendere l’idea: le macchie scure indicano le polveri.
Ma da qualche decina d’anni abbiamo degli altri mezzi per fendere la nebbia: possiamo guardare con altri tipi di luce, che attraversano le coltri di polvere indisturbati.
Usando la luce infrarossa, le onde radio, i raggi X e i raggi gamma abbiamo scoperto quello che si nasconde nelle zone centrali della galassia.

Fig. 3 - Gabriele Ponti, primo autore dello studio che ha scoperto l'emissione di raggi X prodotti da due bolle al centro della Via Lattea. Sullo sfondo: la cupola del telescopio principae dell'Osservatorio di Brera, a Merate.
Fig. 3 - Gabriele Ponti, primo autore dello studio che ha scoperto l’emissione di raggi X prodotti da due bolle al centro della Via Lattea. Sullo sfondo: la cupola del telescopio principae dell’Osservatorio di Brera, a Merate.

Una visione un po’ infernale, per la verità, con al centro un mostro.
Proprio nel cuore della Via Lattea c’è un buco nero enorme, con una massa pari a 4 milioni di Soli (vedi curiosità di ottobre 2018 e settembre 2012).

Fig. 4 - La mappa in raggi X ottenuta da Gabriele Ponti e collaborator,i e pubblicata su Nature. Si tratta della regione centrale della Via Lattea. I colori dell'immagine indicano le temperature del gas che emette raggi X. Si va dal rosso (zone piu' fredde) al verde e blu (zone piu' calde). Le zone giallo-arancio (sia a nord che a sud) sono le due enormi colonne di gas caldo scoperte dal team di scienziati guidati da Gabriele Ponti. Crediti: ESA/XMM-Newton/G. Ponti et al. 2019, Nature.
Fig. 4 - La mappa in raggi X ottenuta da Gabriele Ponti e collaboratori, e pubblicata su Nature. Si tratta della regione centrale della Via Lattea. I colori dell’immagine indicano le temperature del gas che emette raggi X. Si va dal rosso (zone più fredde) al verde e blu (zone più calde). Le zone giallo-arancio (sia a nord che a sud) sono le due enormi "colonne" di gas caldo scoperte dal team di scienziati guidati da Gabriele Ponti. Crediti: ESA/XMM-Newton/G. Ponti et al. 2019, Nature.

Vicino al mostro orbitano delle stelle, e magari qualcuna rischia, ogni qualche migliaio di anni, di passare troppo vicino al mostro, e di venire mangiata, con grandi fuochi d’artificio.
Un po’ più distanti ci sono delle stelle binarie, cioè coppie di stelle che orbitano l’una attorno all’altra, e qualcuna di queste coppie è composta da un buco nero di taglia small (stellare) e da una stella normale, i cui strati esterni vengono a poco a poco risucchiati dal buco nero, come se questo fosse una mantide religiosa femmina. Un quadro d’insieme piuttosto violento, tutto sommato.
E non è finita qui, perchè da qualche anno sappiamo che sopra e sotto il centro della Via Lattea esistono due strutture grandi migliaia di anni luce, a forma di bolle, che emettono raggi gamma, come fa vedere la Fig. 2. L’origine? Un mistero.
E qui entra in scena il nostro Gabriele Ponti, da poco in forze all’Osservatorio di Brera: la Fig. 3 lo mostra vicino alla cupola del nostro osservatorio.
Il suo studio, per la verità è cominciato quando ancora lavorava al Max Planck a Monaco.

Fig. 5 - Visione d’insieme, schematica, delle bolle di raggi gamma e di quelle di raggi X. Come si vede nella immagine sopra, le bolle X sono all’inizio delle bolle gamma, come fossero degli ugelli da cui esce il gas che va ad alimentare le bolle gamma. Da notare la differente grandezza delle strutture X e gamma: queste ultime sono piu' di 100 volte piu' grandi: sono le strutture in violetto che si vedono meglio nella figura sotto ...
Fig. 5 - Visione d’insieme, schematica, delle bolle di raggi gamma e di quelle di raggi X. Come si vede nella immagine sopra, le bolle X sono all’inizio delle bolle gamma, come fossero degli ugelli da cui esce il gas che va ad alimentare le bolle gamma. Da notare la differente grandezza delle strutture X e gamma: queste ultime sono più di 100 volte più grandi: sono le strutture in violetto che si vedono meglio nella figura sotto ...

Che cosa ha fatto? Ha prodotto nientedimeno che l’immagine in raggi X più accurata che ci sia delle zone centrali della Via Lattea.
La Fig. 4 è il risultato principale del suo lavoro. È una figura bellissima, che starebbe bene appesa in salotto, come un quadro.
I colori indicano la temperatura delle varie zone: il rosso indica le zone più fredde, il blu quelle più calde.
Quando facciamo una radiografia stiamo in realtà usando raggi X, il prefisso radio non deve trarci in inganno.
I raggi X sono capaci di penetrare il nostro corpo, soprattutto i tessuti molli, e lo stesso avviene nel cosmo.
I raggi X permettono di radiografare il centro della galassia, anche se questo è avvolto da nubi di polveri.
E dato che il centro galattico è pieno di sorgenti molto attive, è anche un posto dove si producono molti raggi X.
Ma quello che Gabriele ha trovato è qualcosa di inaspettato: l’emissione in raggi X che ha visto non proviene da nessuna sorgente specifica, è una emissione diffusa.
Guardate la Fig. 5: è un disegno che fa vedere da dove viene l’emissione di raggi X, e la confronta con le gigantesce bolle di raggi gamma.
Le zone di raggi X sono piccine, ma sono proprio alla base delle bolle gamma, come se fossero degli ugelli da cui esce il gas caldo che potrebbe dare energia alle bolle gamma.
Ma come, direte voi: i raggi gamma sono più energetici dei raggi X: come fanno questi ultimi a scaldare una cosa più calda di loro?
Avreste ragione, è una cosa strana, ma non è la prima volta ...
Attorno al Sole esiste la cosiddetta corona solare, fatta da gas che ha una temperatura di milioni di gradi, mentre il Sole, alla sua superficie, ha "solo" 5700 gradi.
E infatti ci si è scervellati per decenni per capire questo fenomeno strano.
Potrebbe essere che il gas responsabile dei raggi X non sia solo caldo, ma si stia muovendo tutto insieme, e molto velocemente.
In questo modo sarebbe la sua energia di moto d’insieme, e non la sua temperatura, a dare energia alle bolle gamma.
Come se fosse un fiume dalla corrente molto veloce, ma fatto di acqua fredda, che fa muovere le pale di un mulino gigantesco.
E da dove viene il gas che fa i raggi X? Viene espulso dal mostro centrale? Oppure viene fatto da parecchie stelle che esplodono come supernove?
Chi vivrà vedrà ...



Per saperne di più:

X-ray Chimneys in the Milky Way - Press release del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Xmm-Newton discovers galactic "CHIMNEYS" - Press release ESA
Colonne di gas nel cuore della Via Lattea - Press release INAF

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