Miliardi di anni luce dalla Terra, nuvole giganti di idrogeno gassoso producono un tipo speciale di radiazione, un tipo di luce ultravioletta nota come radiazione alfa di Lyman. Le enormi nuvole che emettono luce sono le Lyman Alpha Bubbles (LAB). I LAB sono molte volte più grandi della nostra galassia, la Via Lattea, ma sono stati scoperti solo 20 anni fa. Per produrre questa radiazione, è necessaria una fonte di energia estremamente potente: energia pari alla radiazione di miliardi di soli.
Una nuova ricerca, pubblicata il 9 marzo sulla rivista Nature Astronomy, suggerisce che la fonte di energia è al centro delle galassie di formazione stellare attorno alle quali esistono i LAB.
Lo studio si concentra sul blob Lyman-alfa 6 (LAB-6), situato a oltre 18 miliardi di anni luce di distanza verso la costellazione di Groos. Il team congiunto ha scoperto una caratteristica unica di LAB-6: il suo gas idrogeno sembrava cadere verso l'interno. LAB-6 è il primo LAB con prove conclusive per questa cosiddetta firma di gas in caduta. Il gas in caduta aveva poca abbondanza di elementi metallici, suggerendo che l'idrogeno gassoso LAB in caduta provenisse dal mezzo intergalattico e non dalla galassia di formazione stellare stessa.
La quantità di gas incidente è troppo piccola per attivare la radiazione Lyman-alfa osservata. I dati ottenuti indicano che la galassia di formazione stellare centrale è la principale fonte di energia responsabile dell'emissione di Lyman-alfa. Sollevano anche nuove domande sulla struttura del LAB.
'Questo è un vero mistero. Ci aspettiamo che il gas emerga intorno alle galassie in formazione stellare – hanno bisogno di gas per i materiali “, ha detto Zheng Zheng, professore associato di fisica e astronomia presso l'Università dello Utah e coautore dello studio. «Ma sembra essere l'unica palla Lyman-alfa con gas in caduta. Perché sono così rari?
Gli autori hanno utilizzato il Very Large Telescope (VLT) presso l'European Southern Observatory (ESO) e l'Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) per ottenere dati. L'autore principale del Purple Mountains Observatory Iping Ao (Accademia cinese delle scienze) ha scoperto per la prima volta il sistema LAB-6 più di dieci anni fa. Sapeva che anche allora c'era qualcosa di speciale nel sistema, date le dimensioni estreme della goccia di idrogeno. Ha colto al volo l'opportunità di guardare da vicino.
“Fortunatamente, siamo stati in grado di ottenere i dati necessari per acquisire la composizione molecolare da ALMA, che determina la velocità della galassia. Il telescopio ottico VLT dell'ESO ci ha fornito l'importante profilo di luce spettrale dell'emissione di Lyman-alfa '.
Gli autori del nuovo studio hanno scoperto la natura del gas incidente analizzando la cinematica dell'emissione di Lyman-alfa. Dopo aver emesso il fotone alfa di Lyman, entra in collisione con un ambiente pieno di atomi di idrogeno. Si schianta contro questi atomi molte volte, come una palla che si muove in un flipper, prima di lasciare l'ambiente. Questa uscita fa sì che l'emissione si diffonda verso l'esterno su lunghe distanze.
La caduta del gas può avvenire in molti modi diversi. Questo potrebbe essere il secondo stadio di un'esplosione galattica: se le stelle massicce muoiono, esplodono e spingono il gas verso l'esterno, che poi cade verso l'interno. Un'altra opzione è un flusso freddo: filamenti di idrogeno galleggiano tra gli oggetti celesti, che possono essere tirati al centro del pozzo potenziale, creando una caratteristica del gas in caduta.
Il modello degli scienziati presume che la caduta di gas in questo LAB provenga da quest'ultimo scenario. Hanno analizzato la forma del profilo di luce Lyman-alfa, che indica pochissima polvere di metallo. In astronomia, i metalli sono più pesanti dell'elio. Le stelle producono tutti gli elementi pesanti dell'universo: quando esplodono, producono elementi metallici e li diffondono nello spazio intergalattico.
