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giovedì 12 settembre 2019

#BuchiNeri #Galassie #Quasar #starburst #Universo

Cosa sono i venti galattici?

Fenomeni energetici che possono sconvolgere la formazione stellare della galassia ospite, i più forti possono uscire dalle galassie per centinaia di anni luce. Ma cosa sono questi venti galattici? e come si formano?

I venti galattici sono flussi di particelle elettricamente cariche che si muovono ad alta velocità all'interno delle galassie.
Sono fenomeni del tutto simili al vento solare, che viaggia attraverso il Sistema Solare e si propaga dal Sole.

Ma mentre il vento solare viene emesso dal Sole,
che cosa genera il vento galattico?

Quelli più deboli, nascono da stelle molto massicce.
Non solo le stelle di Wolf Rayet ma anche stelle super giganti e iper giganti possono generare venti galattici.
Sono stelle di primissima generazione, e sono estremamente attive: cioè hanno una fusione nucleare molto più attiva di stelle meno dense. Proprio a causa della loro iper attività hanno anche una vita molto breve perché l'idrogeno finisce molto in fretta portando la stella agli stadi successivi.
Ma nella loro breve vita, producono venti stellari talmente forti da inondare lo spazio circostante molto più di quanto faccia il Sole e molto più intensamente. Ecco perché spesso questi venti stellari diventano venti galattici.
Nella nostra galassia troviamo una alta concentrazione di queste stelle nell'ammasso stellare Westerlund 1.
Trovi un approfondimento su questo splendido oggetto a questo link: Westerlund 1, Le stelle più massicce della galassia sono qui!

I venti galattici generati da queste stelle super massicce sono a tutti gli effetti una parte della corona stellare che si allontana dalla stella in questione. Su queste stella la gravità non è sufficiente a vincere la pressione generata dalla fusione nucleare, e molto materiale scappa via. Quindi sono flussi composti da idrogeno ionizzato (elettroni e protoni), elio (particelle alfa) e tracce di ioni pesanti e nuclei atomici.
Per avere un'idea di cosa stiamo parlando, una stella di wolf rayet può arrivare ad espellere ogni anno attraverso il proprio vento stellare una massa pari a 1 centomillesimo della massa del Sole (1 alla -5). E' tanto? E' poco? beh è' circa un miliardo di volte la massa che disperde in un anno il vento solare! sono circa 3,33 masse terrestri!
Tuttavia questi venti galattici non sono abbastanza energetici per fuoriuscire dalla galassia ospite, ma hanno un impatto altissimo sulla formazione di nuove stelle.
Questo avviene perché le particelle del vento galattico, che si muovono in flussi molto densi, urtano quelle presenti nelle nebulose interstellari, ricche di idrogeno e altri gas, aiutando le prime collisioni atomiche necessari per accendere la miccia della formazione stellare.

Ci sono poi i venti galattici formati dalle esplosioni di supernova.
Per scoprire tutti i segreti sulle supernove ti invitiamo a leggere questo articolo: Come nascono le supernove?

Questi venti sono molto più forti di quelli generati dalle stelle massicce come quelle di Wolf Rayet, e molto spesso proiettano materiale fino nell'alone della galassia ospite.
Sono venti molto esplosivi: si formano in pochi secondi, negli istanti successivi all'esplosione, e da quel momento iniziano il loro lungo cammino attraverso la galassia fino a raggiungerne le zone più esterne dell'alone.
E se vi sembra tanto il materiale trasportato ogni anno dai venti galattici provenienti da stelle massicce, pensate che quelli generati da supernove possono arrivare ad espellere la stessa quantità di materia soltanto in pochi secondi!

Questi flussi possono raggiungere velocità di 1.000 km/s, e se incontrano grosse nebuloso nel loro cammino sono in grado di innescare contemporaneamente decine di fenomeni di formazione stellare!
Le galassie che ospitano questi fenomeni vengono spesso etichettate come galassie starbust, ovvero galassie dalla formazione stellare accelerata!
abbiamo parlato molto di queste galassie esplosive a questo link: galassie starbust

E ora veniamo ai venti galattici più energetici, veloci, e densi: quelli generati dai nuclei galattici attivi e dai Quasar.
Scopri cosa sono realmente i quasar qui: Cosa sono i Quasar?

Questi venti sono dei veri e propri "uragani galattici": possono anche raggiungere la velocità di 3.000 km/s, una velocità spaventosa!
Se leggendo questo nostro approfondimento: Quanto veloci siamo da fermi? vi siete stupiti della velocità con la quale la Terra si muove nel cosmo, vi renderete sicuramente conto di quanto siano veloci questi venti galattici.
A questa velocità le particelle che costituiscono il vento riescono anche ad uscire dalla galassia ospite e si disperdono nello spazio intergalattico.

Potrebbe sembrare un fenomeno tragico per le galassie, perché perdono materiale che potrebbero riutilizzare per dar vita a nuove stelle.
Invece, donano una seconda opportunità alla galassia ospite quando questa avrà esaurito le sacche e le nebulose di gas primordiale che contiene.
Già, perché quando il materiale che fuoriesce dalla galassia si raffredda, dopo migliaia di anni tende a rientrare. Innescando un secondo ciclo di formazione stellare, sia per via dell'attrito, che per il materiale rientrante che funge da carburante.

Un esempio di formazione stellare molto attiva generato da un buco nero supermassiccio lo troviamo anche nella galassia a spirale M77 (NGC 1068).
Qui il buco nero al centro della galassia ha una massa di circa 5 milioni di soli, e ha creato un disco di accrescimento di circa 300 anni luce. Questo enorme buco nero soffia un vento galattico alla velocità di 3.000 km/sec, che prima di uscire dalla galassia sta innescando la formazione stellare di migliaia di nuove stelle.



venerdì 21 settembre 2018

#BuchiNeri #Galassie #Quasar #Universo

Cosa sono i Quasar?



Oggetti estremamente massicci, pesanti, luminosi e potenti.
Cosa sono i quasar? e cosa li fa diventare così luminosi?


Un tempo si pensava che i Quasar fossero anche gli oggetti più di distanti nell'universo, ma oggi sappiamo che la distanza (e quindi anche l'età) non è più una proprietà che distingue questi oggetti.
Sono stati scoperti grazie alle loro fortissime emissioni radio; da qui il nome di "oggetti quasi stellari ad emissione radio".
Oggi sappiamo che in realtà soltanto il 10% circa dei quasar conosciuti emette forti onde radio.

Ma quindi cosa sono i Quasar? e perché ci hanno tratto per tanto tempo?



I Quasar nono sono altro che buchi neri. Buchi neri supermassicci per la precisione. Eh... buchi neri molto luminosi anche. Di gran lunga gli oggetti più luminosi dell'universo.
Sono talmente luminosi da nascondere completamente la luce dei miliardi di stelle contenute nella loro galassia ospite!
Per capire meglio la struttura di un buco nero vi invitiamo a leggere questo approfondimento: Come sono fatti i buchi neri

Credete che questo sia un grande controsenso? Non lo è affatto, ed ecco il perché.
I Quasar, che ribadiamo sono a tutti gli effetti dei buchi neri, hanno dimensioni davvero enormi. Alcuni possono raggiungere la dimensione del nostro sistema solare.
E la massa di un Quasar può andare da milioni a miliardi di masse solari.



Come si può immaginare la forza di gravità nei pressi di questi buchi neri super massicci è davvero spaventosa. Anzi, ad essere sinceri è davvero difficile da immaginare.
Per intenderci, i quasar sono in grado di attirare a se, e in modo molto veloce, materia fino a distanze di anni luce. E la materia che finisce nelle lori fauci vi entra a velocità elevatissima: dai 3.000 ai 10.000 km/s!

Questo flusso di materia crea attorno al Quasar un vortice luminosissimo a causa della temperatura che si viene a creare, e dell'energia che viene prodotta.
Pensate, un Quasar converte in energia circa la metà della massa che inghiotte!

Ecco svelata la luminosità dei Quasar. E per paradosso essendo i Quasar dei buchi neri, possiamo dire che i buchi neri possono in queste circostanze essere gli oggetti più luminosi dell'universo.

E non è tutto.
I Buchi neri hanno un campo magnetico molto forte. Pensate a quanto possa essere forte il campo magnetico di un buco nero super-massiccio e quanto quello di un Quasar per come lo abbiamo descritto sopra.
I fortissimi campi magnetici che avvolgono i Quasar sono in grado di intrappolare parte della materia che il quasar divora e di riversarla verso l'esterno lungo i poli magnetici.

Questo fenomeno crea dei getti di materia ed energia potentissimi e luminosissimi.
Possono percorrere centinaia di anni luce attraverso la galassia ospite, e in molti casi sono anche in grado di uscirne! dando luogo ai venti galattici.

I primi anni dopo la loro scoperta, i Quasar ci hanno tratto in inganno perché nonostante la loro dimensione reale, essi appaiono grandi come stelle.
E quindi non si riusciva a capire come facesse una stella così lontana ad essere così luminosa e ad emettere così tante onde radio.
Solamente con le scoperte dei nuclei galattici attivi e del comportamento dei dischi di accrescimento dei buchi neri si è giunti alla conclusione che in realtà i Quasar non hanno niente a che vedere con le stelle.

Aver capito che i Quasar sono in realtà buchi neri super-massicci nei cuori di alcune galassie attive ci ha anche fatto capire che non tutti i quasar sono così lontani.
Ma i più lontani, e di conseguenza quelli più luminosi visto che riusciamo a vederli, si allontanano dalla terra ad una velocità che si avvicina quasi ad un terzo di quella della luce.

Ora sorgono spontanee alcune domande.
Tutti i buchi neri super-massicci nei centri galattici sono Quasar? E perché alcuni di loro emettono forti radiazioni radio come avviene per i nuclei galattici attivi? E che differenza c'è tra un Quasar e un nucleo galattico attivo?



La risposta è che Quasar, buchi neri super-massicci, e nuclei galattici attivi, sono la stessa cosa.
Quando un buco nero super-massiccio nel cuore di una galassia non sta divorando materia, rimane invisibile (se non per l'effetto della sua gravità sugli oggetti circostanti, come avviene nel caso nel nucleo della Via Lattea)
Nel cuore della Via Lattea ci sono centinaia di buchi neri. In questo approfondimento ne parliamo: Centinaia di buchi neri nel centro della Via Lattea
Ma non appena questo buco nero inizia a divorare materia, ecco che il disco di accrescimento si infiamma e con lui i getti di energia che vengono espulsi dai poli magnetici.
Ecco che si accende il Quasar, e che il nucleo della galassia diventa un nucleo galattico attivo.
Quando il pasto del buco nero termina, il Quasar torna ad essere un oscuro buco nero dalle dimensioni del sistema solare.
Si può quindi dire che il Quasar sia in realtà uno stato del buco nero, e che lo è solo per certi periodi.

Per concludere, l'angolo del polo magnetico di un Quasar rispetto alla terra cambia sensibilmente il modo in cui questo viene osservato.
Quindi, quando i jet di una quasar sono perpendicolari a noi, ci appare come radio-galassia.
Quando invece i jet hanno angolazioni diverse vediamo quelli che chiamiamo comunemente Quasar.
Infine, nei rari casi in cui questi getti sono puntati verso la terra, li chiamiamo Blazar, e ci appaiono ancora più luminosi dei Quasar, anche se sono proprio Quasar.

L'infografica che trovate nella pagina aiuta a comprendere i diversi nomi in base ai punti di vista.

Quasar, galassie attive, buchi neri e Blazar: tanti nomi per indicare la stessa cosa!





giovedì 23 agosto 2018

#CieloProfondo #Galassie #Quasar #Universo

Introduzione alle galassie oscure


Quando parliamo di galassie, pensiamo ad agglomerati luminosi e colorati di stelle, gas e polvere.
Ma nell'universo, in accordo con le previsioni della teoria del big bang, esistono anche galassie molto diverse da queste: le galassie oscure.


Prima di tutto: non si tratta di galassie composte di materia oscura.
Le galassie oscure sono galassie con pochissime stelle, o nella maggior parte dei casi non ne hanno proprio.
Sono costituite prevalentemente da gas denso che non è illuminato da stelle.
Come si può facilmente intuire questa loro caratteristiche le rende molto difficili da vedere e la loro esistenza, fino a pochi anni fa solo teorica, può essere percepita soltanto se sono vicine a oggetti molto luminosi. Ad esempio dei quasar.



Le galassie oscure, la maggior parte delle quali osservate a circa 10 miliardi di anni luce di distanza (e quindi vecchie di circa 10 miliardi di anni), costituiscono le fondamenta delle galassie che osserviamo oggi in tutto l'universo.
Per qualche ragione queste galassie non sono state in grado di formare stelle.
Alcuni modelli teorici prevedono che le galassie oscure siano state molto comuni nell'universo primordiale, quando le galassie avevano più difficoltà a generare le stelle perché la loro densità di gas non era sufficiente per collassare e accendere la scintilla di formazione stellare.
Soltanto in seguito le galassie hanno iniziato i processi di formazione stellare, diventando come le vediamo oggi.
Questa ipotesi sarebbe suggerita anche dal fatto che molte tra le galassie oscure conosciute si trovano a distanze che vanno dai 10 agli 11 miliardi di anni luce.
Questo significa che guardandole stiamo vedendo com'era l'universo 11 miliardi di anni fa.

A quell'epoca l'Universo nel suo complesso stava formando stelle ad un ritmo frenetico: circa 20 volte più veloce di oggi. Lo stesso periodo rappresenta anche un momento chiave per la formazione di grossi buchi neri, a causa della abbondanza di stelle molto massicce e dalla vita molto breve. Quei buchi neri che oggi osserviamo sotto le vesti di quasar luminosi.

Stiamo quindi parlando di un'epoca molto fertile, in cui abbiamo avuto galassie che sono maturate molto rapidamente e in cui il tasso di formazione stellare era molto forte.
Le galassie oscure osservate nello stesso periodo ci fanno pensare al fatto che esse siano state le progenitrici delle galassie: ciò che c'era prima che queste accendessero miliardi di stelle.

In poche parole le galassie oscure sono probabilmente gli elementi costitutivi delle galassie moderne. Inoltre le galassie oscure, durante le collisioni galattiche, portano alle grandi galassie una grande quantità di gas che finisce con l'accelerare la formazione stellare nelle galassie più grandi.

Anche la Via Lattea potrebbe essere stata una galassia oscura, che si è fusa con galassie oscure vicine dando vita alla formazione stellare e a tutto ciò che vediamo oggi nella nostra galassia.
In realtà anche molte piccole galassie satelliti al Gruppo Locale potrebbero essere tuttora delle galassie oscure. Gli astrofisici però su quest'ultimo punto rimangono molto cauti e non ci sono prove osservative in proposito.

Ma visto che le galassie oscure sono così difficili da osservare, come facciamo a vederle e ad osservarle?
La risposta sta nelle emissioni provenienti dall'idrogeno al loro interno.
Queste emissioni vengono generate quando la luce ultravioletta si riflette sul gas della galassia oscura e provoca l'eccitazione dei suoi atomi. per la verità l'universo è ricco di luce ultravioletta, ma di solito l'emissione risultante è molto debole.
Quindi per poter osservare le galassie oscure con questo metodo è necessario guardare in zone dove la luce ultravioletta è molto forte rispetto ai livelli di fondo. Per esempio nei pressi di un quasar.

martedì 20 febbraio 2018

#BuchiNeri #CieloProfondo #Galassie #Quasar #Universo


La maggior parte delle galassie che conosciamo oggi ospita nel cuore un buco nero più o meno massiccio. Gli astrofisici già da tempo sospettavano che questa presenza potesse influenzare l'evoluzione della galassia ospitante, oggi ne hanno avuto una conferma grazie ad una nuova scoperta che riguarda il buco nero al centro di una piccola galassia: 3C 298.

L'influenza e la relazione di cui stiamo parlando è quella tra i buchi neri al centro delle galassie ed il tasso di formazione stellare della galassia ospitante.
Gli astronomi infatti hanno osservato una stretta relazione tra la formazione di nuove stelle in una galassia e le dimensioni stimate del buco nero nel suo centro. Ma questa era fino ad oggi solo una relazione statistica, e il motivo per il quale ciò accadesse era ignoto.
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I buchi neri, in questo caso quelli supermassicci, noti anche come quasar, sono oggetti molto particolari, e capire come influenzano la vita delle galassie è indispensabile per capire come potrebbe essere il destino dell'universo.
A questo nostro approfondimento potete capire meglio come sono fatti questi oggetti peculiari: come nascono i buchi neri.

In uno studio pubblicato sul "The Astrophysical Journal" è stata esaminata l'energia che circonda i potenti venti generati dal quasar al centro di una piccola galassia a 9,3 miliardi di anni luce dalla terra: la galassia 3C 298.
Studiare con attenzione questo quasar significa studiare qualcosa che è esistito nell'universo primordiale, quasi 10 miliardi di anni fa, ospitato da una galassia agli albori della sua esistenza.
Ciò significa che quello che vediamo accadere li, è probabilmente accaduto anche in molte altre galassie e le sue conseguenze sono quelle che vediamo in galassie molto più vicine e quindi in uno stadio evolutivo molto più avanzato.
Scopri cos'è davvero un quasar e perché, nonostante sia un buco nero, è così luminoso a questo approfondimento: I quasar, cosa sono e perché sono così luminosi?
Ma veniamo ora al punto della scoperta.
I buchi neri, come sappiamo, attirano inesorabilmente verso di loro i corpi celesti che sono nelle vicinanze. E non solo quelli nelle immediate vicinanze, ma con il passare dei millenni anche quelli più distanti.
Quando una stella inizia ad essere divorata da un buco nero, il suo gas ed il suo plasma precipitano vorticosamente e molto velocemente verso l'orizzonte degli eventi. In questa fase, e finché il predatore non ha terminato il suo banchetto, si dice che il buco nero sta crescendo attivamente, e sta accumulando enormi quantità di materiale.
Ora, mentre per definizione i buchi neri non emettono luce, il materiale gassoso che fagocitano viene invece riscaldato a causa della velocità con la quale precipita nel buco nero e raggiunge temperature estreme.
Questo fenomeno porta i buchi neri ad essere contemporaneamente tra gli oggetti più luminosi ed energetici dell'universo: conosciuti anche con il nome di quasar. In realtà questa luminosità non è da attribuire al buco nero stesso, ma appunto alla zona che lo circonda. Quella in cui il materiale sta vorticando vertiginosamente.

Ora veniamo alla piccola galassia 3C 298.
Questa galassia come abbiamo detto si trova ad una distanza di 9,3 miliardi di anni luce. E' una galassia molto giovane, non ancora del tutto sviluppata. Le sue dimensioni sono ridotte, con un diametro di 11.000 anni luce, ed ha una popolazione stellare molto ridotta a causa della sua gioventù.
Come potete vedere nelle immagini qui sotto, non presenta nessuna spirale e nessuna delle bellissime particolarità che osserviamo nelle galassie più vicine a noi e più sviluppate.
Però, nel suo centro galattico è presente un enorme quasar super massicio!

Cosa può dirci di così importante un oggetto apparentemente così privo di attrazione?
Bene, lo studio di cui sopra relativo al quasar presente al centro della galassia 3C 298 ha osservato proprio come l'enorme energia generata dal processo di accrescimento di un buco si disperda nello spazio circostante in forma di venti simili al vento solare.
La ricerca ha rivelato che i venti soffiano attraverso l'intera galassia e incidono sulla crescita delle stelle.
Questo fatto è molto rilevante, perché significa che i quasar, o buchi neri supermassicci, sono in grado di influenzare le stelle che si formano all'interno delle galassie anche a grandi distanze dal nucleo galattico.
Potete scoprire qui come da una nebulosa nascano centinaia di stelle grazie a perturbazioni gravitazionali o a spinte energetiche come queste. Nebulose diffuse: ricordi dell'universo primordiale.
Per arrivare al dunque, oggi le galassie vicine a noi, e che quindi si presentano con una età prossima ai nostri tempi, mostrano che la loro massa è strettamente correlata alla massa del buco nero supermassiccio che ospitano.
Lo studio di cui stiamo parlando indica però che 3C 298 non rientra in questa normale relazione. Infatti la galassia 3C 298 è 100 volte meno massiccia di quanto dovrebbe essere considerando l'enorme quasar che ospita.
Ora, non dobbiamo dimenticarci un'aspetto fondamentale: 3C 298 si trova a 9,3 miliardi di anni luce da noi, quindi la stiamo vedendo com'era 9,3 miliardi di anni fa: l'età dell'universo primordiale.
Questo implica che la massa del suo quasar era altissima già nell'infanzia della galassia, e che l'energia del quasar sarà quindi in grado di controllare la crescita della galassia.
Gli astrofisici sono convinti che se potessimo osservare questa galassia all'età dei nostri giorni, cioè dopo 9,3 miliardi di anni di sviluppo, questa dovrebbe apparirci molto meno povera di stella e assolutamente più simile alle bellissime galassie che osserviamo nell'universo a noi più prossimo.

Queste conclusioni fanno parte di un programma di studi molto più vasta sui quasar lontani e sull'impatto che ha la loro energie sulla formazione delle stelle e sulla crescita delle galassie e che potranno stupirci ancora nel futuro gettando sempre più luce sulle meccaniche che hanno sviluppato l'universo come lo vediamo oggi.

Nell'immagine qui di seguito vediamo la galassia 3C 298 in tutto il suo aspetto primordiale. Le stelle presenti sono davvero poco: tutto ciò che vediamo principalmente gas. Il colore verde evidenzia il gas della galassia carico di energia e che viene illuminato dal quasar. Il colore blu riprende il forte vento stellare del quasar che soffia attraverso l'intera galassia. I colori rosso e arancio rappresentano il gas molecolare freddo rilevato dai telescopi ALMA. Il buco nero supermassiccio si trova al centro, circondato dalla zona più luminosa: il disco di accrescimento.



In quest'altra immagine invece vediamo una mappa schematica della galassia.