La più grande struttura di idrogeno atomico extragalattico

Il Quintetto di Stephan non smette di stupire

Immagine profonda ottenuta dal CFHT con la MegaCam sovrapposta al sondaggio PanSTARRS. (Aladin Lite)

L’idrogeno è l’elemento atomico più leggero e abbondante nell’Universo. Sulla Terra si trova combinato con altri atomi o sottoforma di molecole composte da due atomi. Nello spazio è presente come atomi neutri isolati (HI) oppure ionizzati nelle regioni di formazione stellare.

L’evoluzione delle galassie è principalmente governata dall’accumulo di idrogeno dal mezzo intergalattico da cui nasceranno nuove stelle. Mapparne la distribuzione e i flussi del gas è quindi fondamentale per comprendere i modelli di formazione ed evoluzione delle galassie.

La riga a 21 centimetri

L’idrogeno neutro non emette luce visibile ma una riga alla lunghezza d’onda di 21 cm, quindi mappabile nel dominio radio alla migliore risoluzione possibile. Al pari dei telescopi ottici, anche nel radio, il diametro di uno strumento (reale o virtuale mediante interferometria) determina la capacità di ottenere immagini dettagliate della sorgente.

Il radiotelescopio con unico riflettore più grande al mondo, con apertura di 500 metri, è il Five Hundred Meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) operativo in Cina. L’entrata in funzione di FAST ha aperto una nuova finestra per indagare le grandi nubi molecolari nello spazio intergalattico e negli ammassi di galassie, in particolare per il gas diffuso a bassa densità.

Mappa dell’emissione a 21 cm dell’idrogeno atomico (rosso), sovrapposta a un’immagine ottica a colori aumentati. Il gruppo di galassie si trova all’interno dell’alone giallastro irregolare. Nell’inserto, il Quintetto di Stephan ripreso dal JWST.

Estesa più di 2 milioni di anni luce

Un gruppo internazionale, guidato da Cong Xu (NAOC), ha utilizzato FAST per eseguire una mappatura profonda della regione che circonda il famoso Quintetto di Stephan, un gruppo compatto recentemente osservato dal JWST. Grazie all’emissione a 21 cm, gli astronomi hanno scoperto che il gas atomico si estende per oltre 2 milioni di anni luce (circa 20 volte la dimensione della nostra Via Lattea) intorno al gruppo.

Questa è la più grande struttura di gas atomico mai scoperta intorno a gruppi compatti di galassie. La scoperta è stata resa possibile combinando sensibilità estrema, ampio campo visivo ed elevata risoluzione angolare.

La sovrapposizione dell’emissione HI alle immagini nel Visibile mostra che la struttura del gas atomico si estende ben oltre gli aloni stellari estesi del gruppo, già indagati con la MegaCam del Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT). L’origine di questo gas è ancora argomento di dibattito tra gli esperti. È stato emesso dalle galassie oppure proviene dal mezzo interstellare, attirato dal pozzo gravitazionale generato dal gruppo? 

Oggetto di continuo dibattito

Sin dalla scoperta da parte dell’astronomo francese Edouard Stephan nel 1877, il Quintetto ha alimentato dibattiti sulla sua reale natura, rivelato complesse interazioni tra le galassie e il mezzo diffuso esterno.

Queste nuove osservazioni mostrano la presenza di gas diffuso a bassa densità su larga scala, lontano dal centro, e che probabilmente sia lì da almeno 1 miliardo di anni. Come spesso ricorre nella scienza, una nuova scoperta alimenta nuove domande. Il rilevamento di idrogeno neutro con una densità così bassa è intrigante, perché non è chiaro come possa sopravvivere alla ionizzazione per un tempo così lungo.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 353 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa allo studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.