Un’immagine in falsi colori della galassia starburst NGC 6240 ripresa con la Suprime-Cam installata presso il telescopio Subaru nella Hawaii. I colori blu, verde e rosso indicano, rispettivamente, le emissioni in banda B, R e H-alfa. La gigantesca nube di gas ionizzato che si diffonde nello spazio si osserva in rosso. Crediti: Hiroshima University / NAOJ
Grazie ad una serie di osservazioni realizzate con la Suprime-Cam installata presso il telescopio Subaru a Mauna Kea nelle Hawaii, un gruppo internazionale di astronomi, guidato da Michitoshi Yoshida della Hiroshima University e National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), è stato in grado di rivelare la struttura dettagliata di un massivo flusso di gas ionizzato che ha origine dalla galassia starburst NGC 6240. Il flusso di gas si estende per circa 300 mila anni luce e viene trasportato da un potente “supervento”, guidato da un’intensa attività di formazione stellare presente nel centro galattico. Il potere esplorativo e l’elevata risoluzione spaziale del telescopio Subaru hanno permesso di studiare, per la prima volta, la struttura complessa di uno dei maggiori venti galattici noti, che sono alimentati dalla nascita, e dalla morte, delle stelle. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal.
Il termine starburst indica un’intensa attività di formazione stellare su larga scala che rende, per l’appunto, una galassia starburst un oggetto dove la nascita di nuove stelle sta avvenendo su scala globale. Il tasso di formazione stellare della nostra galassia è di circa una massa solare all’anno. Per confronto, il tasso di formazione stellare nelle galassie starburst può andare da dieci fino a centinaia o migliaia di volte la massa solare all’anno. L’attività di formazione stellare è un fenomeno molto importante per la storia evolutiva di una galassia. Quando avviene questo fenomeno, i vari episodi di formazione stellare consumano rapidamente il gas interstellare della galassia. In più, la radiazione ultravioletta che proviene dalle giovani stelle massive, assieme ai processi che fanno riscaldare il gas e alla pressione di radiazione dovuta alle esplosioni stellari, diffondono una grande quantità del gas nello spazio intergalattico. Questo vento estremamente energetico presente su scala galattica viene chiamato dagli astronomi “vento galattico” o “supervento”. La sua azione forza l’espulsione del gas interstellare in maniera molto efficiente, il che accelera la perdita del gas interstellare della galassia, ostacolndo così la formazione stellare.
Il gas che viene espulso dal disco galattico inquina, per così dire, l’alone galattico così come lo spazio intergalattico. Di conseguenza, il vento galattico alimentato dall’attività di formazione stellare influenza in maniera significativa non solo l’evoluzione della galassia ma anche quella del gas al di fuori di essa. Uno dei meccanismi che sembra indurre l’attività di formazione stellare su larga scala è l’interazione e quindi la fusione (merger) di due galassie. Quando due galassie a spirale giganti, ricche di gas, arrivano alla collisione, la perturbazione gravitazionale dovuta al processo di fusione disturba le orbite delle stelle. Allo stesso tempo, il gas presente nel disco perde il suo momento angolare grazie ai processi di attrito causati dal mescolamento dei gas e alla fine precipita verso il centro gravitazionale del processo di interazione, creando una enorme concentrazione di gas (starburst knot). Inoltre, l’attività di formazione stellare crea una grande quantità di polvere che emette un’intensa radiazione infrarossa man mano che essa assorbe la radiazione ultravioletta dalle nuove stelle massive appena formatesi.
La gigantesca nebulosa di gas ionizzato, detta nebulosa H-alfa, che circonda NGC 6240. Questa immagine è stata ottenuta sottraendo la radiazione stellare continua dall’immagine H-alfa ed estraendo l’emissione netta in H-alfa. La complessa struttura a filamenti si estende su centinaia di migliaia di anni luce. Crediti: Hiroshima University / NAOJ
NGC 6240 è una galassia starbust situata a circa 350 milioni di anni luce, abbastanza vicina alla Via Lattea. Gli astronomi stimano che il suo tasso di formazione stellare sia compreso tra 25-80 volte quello della nostra galassia. La galassia ha una morfologia peculiare e perturbata, correlata ad un processo di merging tra due galassie a spirale. Grazie alla gigantesca attività di formazione stellare distribuita maggiormente nel suo nucleo, come risultato dell’interazione di due galassie, NGC 6240 appare molto brillante in banda infrarossa, a causa della radiazione emessa dalla polvere. La luminosità totale nell’infrarosso raggiunge quasi un trilione di volte quella del Sole. La galassia in esame è un oggetto astrofisico importante da analizzare perché permette agli scienziati di comprendere in generale la relazione fisica ed evolutiva che deriva dai processi del merger galattico, l’attività di una galassia starburst e la fenomenologia del nucleo galattico. Dunque, si può dire che NGC 6240 è la galassia starburst più studiata nel raggio di 500 milioni di anni luce.
Lo scopo del presente studio era quello di realizzare un’immagine a largo campo di NGC 6240. Per far questo, gli astronomi hanno utilizzato la camera ottica Suprime-Cam installata al telescopio Subaru per studiare in dettaglio la struttura del vento galattico causato dall’attività di formazione stellare. Inoltre, il team ha cercato la presenza di importanti indizi per ricostruire la storia dell’attività stellare della galassia. Le osservazioni sono state realizzate utilizzando un particolare filtro che fa passare la luce relativa all’emissione dovuta all’idrogeno ionizzato (la cosiddetta riga di emissione H-alfa). Ciò ha permesso di studiare in dettaglio la struttura del gas ionizzato associata al supervento.
Nel pannello a sinistra, la nebulosa H-alfa che circonda NGC 6240. Nel pannello a destra è mostrato un disegno della stessa nebulosa H-alfa con la descrizione delle relative strutture. Crediti: Hiroshima University / NAOJ
Le osservazioni profonde a lunga esposizione, e senza precedenti, hanno rivelato una complessa e gigantesca nube di gas ionizzato, chiamata “nebulosa H-alfa”, distribuita attorno a NGC 6240. Questa nube si estende per circa 300 mila anni luce e contiene strutture complicate a forma di filamenti, archi e gusci. Gli astronomi sapevano della presenza di questa nebulosa che circonda la galassia ma le più recenti e dettagliate osservazioni hanno superato di gran lunga quelle precedenti, permettendo al team giapponese di studiare per la prima volta alcune tra le strutture più deboli presenti nella nebulosa. Come si vede nell’immagine qui sopra, gli astronomi hanno individuato alcune strutture a forma di “bolle aperte” che si osservano nelle regioni a nord-ovest e a sud-est della galassia. Queste strutture rappresentano l’evidenza di un precedente, forte vento galattico dalla forma bipolare diretto lungo l’asse minore del disco principale della galassia, ortogonale al disco galattico principale.
Dopo aver effettuato un’analisi dettagliata dei dati, i ricercatori hanno concluso che NGC 6240 ha subito una violenta attività di formazione stellare per almeno tre volte nel passato in cui ogni starburst ha dato luogo ad un intenso vento galattico. Questi superventi formano oggi la struttura complessa nella nebulosa H-alpha. Secondo gli autori, l’attività di formazione stellare più vecchia è iniziata circa 80 milioni di anni fa, mentre il processo di fusione galattica di NGC 6240 si ritiene sia iniziato circa un miliardo di anni fa, il che suggerisce che gli stadi successivi del merger abbiano causato gli starburst maggiori e i successivi superventi. Insomma, questi risultati forniscono nuovi indizi per lo studio dell’evoluzione della galassia, anche in termini della sua relazione al processo di fusione galassia-galassia.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint su arXiv: Giant Hα nebula surrounding the starburst merger NGC 6240