Gli astronomi hanno catturato una nuova, straordinaria immagine della regione centrale della Via Lattea, che svela con un dettaglio senza precedenti una complessa rete di filamenti di gas freddo cosmico – la materia prima da cui si formano le stelle – all’interno della cosiddetta Zona Molecolare Centrale (o CMZ dall’inglese “Central Molecular Zone”). Ottenuto con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), questo ricco insieme di dati permetterà di studiare la vita delle stelle nella regione più estrema della nostra galassia, vicino al buco nero supermassiccio centrale.
Una nuova straordinaria immagine per studiare la Via Lattea
L’importante risultato è stato raggiunto da un team composto da più di 160 scienziati provenienti da più di 70 istituti in Europa, America del nord e America del sud, Asia e Australia. Il progetto è coordinato da un gruppo di ricercatori capitanato dal professor Steve Longmore della Liverpool John Moores University (Regno Unito) e include il professor Mattia Sormani dell’Insubria in qualità di responsabile del gruppo di elaborazione teorica. I dati della survey ACES (ALMA CMZ Exploration Survey), presentati in una serie di articoli scientifici pubblicati su «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», aprono una finestra unica sulla chimica e sulla dinamica del gas molecolare freddo in questa regione, permettendo di studiare processi che ricordano quelli delle galassie nell’Universo primordiale.
L’interpretazione di questi dati sarà tutt’altro che immediata e richiederà un intenso lavoro teorico, nel quale il Dipartimento di Scienza e alta tecnologia dell’Università dell’Insubria sta svolgendo un ruolo di primo piano. Nel polo scientifico dell’ateneo a Como, il ricercatore cinese Zixuan Feng sta sviluppando sofisticate simulazioni numeriche su supercomputer, che risulteranno fondamentali per comprendere i dati forniti da ACES. Queste simulazioni riproducono il comportamento del mezzo interstellare nella regione centrale della nostra galassia e includono i principali processi fisici che ne regolano l’evoluzione, come la nascita di nuove stelle e l’energia che queste ultime emettono sotto forma di radiazione ultravioletta, o quando esplodono come supernove.
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This image shows the complex distribution of molecular gas in the Central Molecular Zone (CMZ) of the Milky Way. It was obtained with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), in which ESO is a partner. This map is as long as three full Moons side-by-side in the sky, and it is in fact the largest ALMA image ever obtained.
This map is part of ACES — the ALMA CMZ Exploration Survey — a project designed to understand how gas condenses into stars in the extreme and chaotic environment at the heart of our galaxy. The survey has charted the distribution of dozens of different molecules, five of which are shown here in different colours: sulphur monoxide (cyan), silicon monoxide (green), isocyanic acid (red), cyanoacetylene (blue), and carbon monosulphide (magenta).
The stars in the foreground of this image were observed at infrared wavelengths (Y, Z and J filters) with ESO’s VISTA telescope as part of a different project. The actual density of stars in the CMZ is much higher than what is shown here, where we have opted to highlight the details in the molecular cloud. Note that the edges of the ALMA map appear somewhat sharp because the ALMA observations do not cover the entire rectangular area here.
Le parole dello studioso Feng
«Ricreare la CMZ, il grande anello di materia osservato da ACES, all’interno di un computer ci aiuta a capire meglio come si muove il gas nel centro galattico e a ricostruirne la storia evolutiva – spiega Zixuan Feng –. Poiché viviamo all’interno della Via Lattea, non è semplice ricostruire come il centro galattico apparirebbe se osservato dall’esterno. Le simulazioni ci permettono di ottenere questa prospettiva, ricostruendone la struttura e l’evoluzione».
«La struttura del gas nel centro galattico è estremamente complessa, quasi frattale – sottolinea Mattia Sormani, professore associato di astrofisica dell’Insubria –. Fenomeni di questo livello di complessità possono essere studiati solo con un approccio numerico: non esistono soluzioni analitiche, “carta e penna”, in grado di descrivere una simile ricchezza di scale e di processi fisici. Le simulazioni sviluppate da Zixuan non solo aiuteranno a interpretare questi dati, ma saranno anche fondamentali per affrontare un altro grande problema aperto dell’astrofisica, ovvero comprendere come il gas che vediamo nell’immagine di ACES possa alimentare il buco nero al centro della nostra galassia».
Di cosa si sta parlando
Come si legge nel comunicato ufficiale dell’European Southern Observatory (ESO), organizzazione intergovernativa europea per l’astronomia con sede in Germania che riunisce 16 Paesi, l’area osservata si estende per oltre 650 anni luce e ospita dense nubi di gas e polvere che circondano il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia. La survey ACES ha rivelato una chimica sorprendentemente ricca, con decine di molecole diverse, da quelle semplici come il monossido di silicio a quelle organiche più complesse come metanolo, acetone o etanolo. Il gas molecolare freddo fluisce lungo filamenti che alimentano gli accumuli di materia da cui crescono le stelle, in un ambiente molto più estremo rispetto alle zone periferiche della galassia. Con ACES, gli astronomi sperano di comprendere meglio come questi fenomeni influenzino la nascita delle stelle e di scoprire se le teorie correnti sulla formazione stellare siano valide anche in ambienti estremi. I dati sono stati raccolti col telescopio ALMA nel deserto di Atacama, in Cile: si tratta della più ampia mappatura mai realizzata dallo strumento, un mosaico grande in cielo quanto tre Lune piene affiancate.
Per approfondire e consultare il comunicato completo dell’ESO: https://www.eso.org/public/italy/news/eso2603/