I campi magnetici nella galassia Ngc 1086, o M77, sono mostrati come linee di flusso su un’immagine composita ottenuta con luce visibile e raggi X della galassia, dal telescopio spaziale Hubble, il Nuclear Spectroscopic Arra, e la Sloan Digital Sky Survey. I campi magnetici si allineano su tutta la lunghezza dei bracci a spirale, pari a 24mila anni luce, da cui si può dedurre che le forze gravitazionali che hanno creato la forma della galassia stanno comprimendo anche il suo campo magnetico. Ciò supporta la teoria delle onde di densità, che spiega come i bracci a spirale assumono nella loro forma iconica. Sofia ha studiato la galassia usando il lontano infrarosso (89 micron) per rivelare le sfaccettature dei suoi campi magnetici che precedenti osservazioni, usando il visibile e i radiotelescopi, non erano state in grado di rilevare. Crediti: Nasa/Sofia; Nasa/Jpl-Caltech/Roma Tre University
La Via Lattea, la nostra galassia, ha un’elegante forma a spirale, con lunghi bracci pieni di stelle. Tuttavia, non è ancora ben chiaro come abbia assunto questa forma. Ora, nuove osservazioni di un’altra galassia stanno facendo luce su questo aspetto, ossia su come le galassie a spirale come la nostra riescano ad assumere la loro iconica forma.
Secondo una ricerca condotta utilizzando i dati di Sofia (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), i campi magnetici sembrerebbero svolgere un ruolo fondamentale nel modellare queste galassie. Gli scienziati sono stati in grado di misurare tali campi lungo i bracci a spirale della galassia Ngc 1068 (o M77), mostrati nell’immagine accanto come linee di flusso che sembrano ricalcare esattamente i bracci della galassia.
«I campi magnetici sono invisibili, ma possono influenzare l’evoluzione di una galassia», dice Enrique Lopez-Rodriguez, scienziato della Universities Space Research Association presso il Sofia Science Center dell’Ames Research Center della Nasa. «Siamo arrivati ad avere una buona comprensione di come la gravità influenzi le strutture galattiche, ma stiamo appena iniziando a capire il ruolo dei campi magnetici».
La galassia M77 si trova a 47 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione della Balena. Nel suo centro risiede un buco nero supermassiccio, attivo, due volte più grande del buco nero nel cuore della nostra galassia. I suoi bracci vorticosi sono pieni di polvere, gas e zone di intensa formazione stellare, chiamate starburst.
Le osservazioni a infrarossi di Sofia rivelano ciò che gli occhi umani non possono percepire: campi magnetici che ricalcano i bracci a spirale, pieni di stelle appena nate. Questa evidenza supporta la principale teoria che descrive il modo in cui questi bracci sono vincolati ad assumere la loro forma iconica, nota come teoria delle onde di densità. La teoria afferma che polvere, gas e stelle non sono fissi nella loro posizione, come pale su un ventilatore, ma piuttosto che il materiale si muove lungo i bracci mentre la gravità lo comprime, come oggetti su un nastro trasportatore.
L’allineamento del campo magnetico si estende su tutta la lunghezza dell’enorme braccio, lungo circa 24mila anni luce. Ciò implica che anche le forze gravitazionali che hanno creato la forma a spirale stanno comprimendo il suo campo magnetico, supportando la teoria delle onde di densità.
«Questa è la prima volta che vediamo campi magnetici allineati su scale così grandi con l’attuale formazione stellare nei bracci a spirale», ha affermato Lopez-Rodriquez. «È sempre eccitante avere prove osservative a supporto delle teorie».
I campi magnetici celesti sono notoriamente difficili da osservare. Il nuovo strumento di Sofia, la Airborne Wideband Camera-Plus ad alta risoluzione – o Hawc+ – utilizza la luce del lontano infrarosso per osservare i granelli di polvere celeste, che si allineano perpendicolarmente alle linee di forza del campo magnetico. Da questi risultati, gli astronomi possono dedurre la forma e la direzione del campo magnetico, altrimenti invisibile. La luce infrarossa fornisce informazioni chiave sui campi magnetici perché il segnale non è contaminato dall’emissione proveniente da altri meccanismi, come la luce visibile diffusa e la radiazione da particelle ad alta energia. La capacità di Sofia di studiare la galassia con luce del lontano infrarosso, in particolare alla lunghezza d’onda di 89 micron, ha svelato sfaccettature precedentemente sconosciute dei suoi campi magnetici.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal.
Saranno necessarie ulteriori osservazioni per comprendere come i campi magnetici influenzino la formazione e l’evoluzione di altri tipi di galassie, come quelle con forme irregolari.