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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.



giovedì 14 marzo 2019

#BuchiNeri #Galassie #starburst #Stelle #Supernovae #Universo

galassie starburst


Che cos'è, e che cosa scatena il fenomeno dello starburst galattico? e come facciamo a sapere che è in corso?

Le galassie sono piene zeppe di stelle. In questa epoca dell'Universo, molte sono quelle che muoiono e si spengono in modo più o meno cruento e spettacolare. Poche invece nascono e si accendono come flebili lucine viste appena in lontananza.
Ma in alcune galassie queste lucine si accendono ancora a ritmi veritiginosi (astronomicamente parlando) e l'effetto che abbiamo dalla Terra è simile a quello che avremmo guardando i fuochi d'artificio in un paese lontano all'orizzonte.

Proprio così, le galassie starburst sono galassie in cui, in questo momento, il tasso di formazione stellare è molto più alto della media. Ovviamente questo fenomeno non è perenne, non è sempre stato così frequente, e non lo sarà per sempre.

Anzi, queste esplosioni durano per un breve periodo rispetto alla lunga vita della galassia, perché la formazione stellare brucia molto rapidamente e voracemente il gas che trova nelle zone della galassie interessata.
Terminato il combustibile, o la spinta che ha innescato il fenomeno, lo starburst si affievolisce e tutto torna alla normalità.

Ciò che accomuna le galassie starburst è che il tasso di formazione stellare è incoerente con l'età della galassia.
Finché parliamo di formazione stellare in galassie molto lontane, e quindi molto giovani nell'universo, il fenomeno di starburst è piuttosto normale, poiché le giovani galassie appena formatesi all'inizio dell'universo ospitavano molto più gas di quanto non ne ospitino oggi. Quindi la formazione stellare era per forza molto frequente.

Ma ai nostri tempi, e quindi nelle galassie a noi più prossime, il gas primordiale si è consumato quasi tutto, tranne in alcune sacche in cui vediamo splendide nebulose.
Quindi un tasso di formazione stellare molto alto è del tutto anomalo paragonato all'età delle galassie odierne. La maggior parte delle galassie, oggi semplicemente non dovrebbe avere abbastanza gas per continuare l'azione dello starburst iniziale allungandolo per miliardi di anni.
Abbiamo parlato qui delle nebulose primordiali e di come sono fatte

Ma allora cosa innesca lo starburst nelle galassie odierne?
Alcune galassie, poche a dire il vero, possono avere velocità di formazione stellare superiori al normale semplicemente perché hanno volumi di gas e polvere ancora molto alti.
Ma questi sono casi rari e, come detto, la maggior parte delle galassie oggi non hanno le riserve di gas per giustificare uno starburst.
Quindi l'avvio di uno starburst oggi è innescato da alcuni eventi specifici.

Nella maggior parte dei casi questo evento è costituito dalla fusione di due galassie.
Durante la fusione tra due o più galassie, i gas delle protagoniste vengono mescolati insieme e aumentano di volume.
In più la collisione ed il mescolamento provocano onde d'urto che comprimono i gas e scatenano raffiche di formazioni stellari.
Ricordiamo poi che le fusioni tra galassie durano moltissimi anni, e le perturbazioni gravitazionali che iniziano ad affiorare durante le prime fasi possono generare abbastanza onde d'urto per innescare uno starburst anche in galassie apparentemente non in fase aperta di collisione.

Un'altra causa di innesco di starburst è costituita da frequenti esplosioni di supernovae e/o ipernovae.
Quando una supernova esplode genera onde d'urto nello spazio interstellare circostante per migliaia di anni luce. Se in una galassie esplodono molte supernovae in periodi relativamente brevi, ecco che le onde d'urto possono diventare abbastanza forti da accendere degli starburst se incontrano vaste zone nebulari.
Ovviamente affinché ciò avvenga è necessario che il gas primordiale ancora presente nella galassia sia abbastanza.
A questo link puoi capire cosa porta una stella ad esplodere in una potente supernovae: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo?

Ma la causa più impensabile di starburst è rappresentata dai Nuclei Galattici Attivi. Sappiamo ormai per certo che la maggior parte delle galassie ospitano uno o più buchi neri supermassicci nel loro nucleo.
Se il buco nero non è attivo, la sua presenza assorbe energia e rallenta l'attività di formazione stellare della galassia. Ma se il buco nero in questione è attivo, allora può al contrario innescare una rapida formazione stellare. Il suo disco di accrescimento infatti, oltre a ingurgitare decine di masse solari, espelle a sua volta una grande quantità di materia attraverso i suoi poli magnetici, riciclando materia e creando enormi onde d'urto. E ancora una volta ecco gli elementi fondamentali per accendere la formazione stellare.
Per capire che differenza c'è tra i buchi neri attivi e quelli non attivi, e cosa sono i nuclei galattici attivi, potete leggere questo approfondimento sui Quasar

Infine c'è il così detto fenomeno dell' "accrescimento da flusso freddo", di cui sappiamo ancora poco ma che probabilmente sta coinvolgendo anche la nostra Via Lattea.
Ma su questo fenomeno abbiamo dedicato un intero approfondimento qui: Una seconda vita per la Via Lattea

Come si capisce se una galassia sta vivendo uno starburst?
Per capire se una galassia relativamente vicina stia attraversando uno starburst, si confronta il suo tasso di formazione stellare con il suo periodo di rotazione.
Se per esempio, la galassia esaurisce tutto il gas disponibile durante una rotazione, significa che il suo tasso di formazione stellare è molto alto e si può considerare una galassia starburst.
La Via Lattea compie una rotazione ogni 220 milioni di anni, alcune galassie ruotano molto più velocemente, altre più lentamente, ma in ogni caso queste rotazioni vanno chiaramente oltre la vita umana e le osservazioni dirette che possiamo fare. Per cui queste valutazioni sono fatte attraverso simulazioni basate su osservazioni delicate e complesse.

Un altro metodo usato consiste nel confrontare il tasso di formazione stellare di una galassie con l'età dell'universo.
Se il tasso di formazione riscontrato esaurisse tutto il gas disponibile in meno di 13,7 miliardi di anni, allora è possibile che una data galassia possa trovarsi in uno stato di starburst.

Come appaiono le galassie starburst? e quali sono le migliori candidate?
Essendo l'origine di questo fenomeno piuttosto vario, ne consegue che anche le galassie coinvolte possono essere di natura diverse.
Gli Starburst possono verificarsi quindi sia nelle galassie a spirale che nelle galassie irregolari o ellittiche.
I parametri per la ricerca di candidate galassie starburst non sono quindi basate sulla loro forma, ma su ciò che contengono.

Esistono oggi tre caratteristiche in base alla quale vengono classificate le potenziali galassie starburst: Galassie Wolf-Rayet, Galassie blu, e Galassie infrarosse.

Galassie Wolf-Rayet: Sono galassie che ospitano un alto numero di stelle Wolf-Rayet.
Questo tipo di stelle sono incredibilmente massicce e luminose, ma sono contraddistinte dal fatto che perdono costantemente moltissima massa.
Nella nostra galassia esiste una zona dove sono concentrate un alto numero di queste stelle. Si tratta dell'ammasso Westerlund 1

I venti stellari che producono queste stelle possono scontrarsi con le regioni di gas presenti nella galassie e accendere una rapida formazione stellare.

Galassie compatte blu: Sono galassie molto compatte, ma con massa molto bassa, la cui popolazione stellare è molto vecchia. Di conseguenza anche la loro età e è molto antica. Da qui la tendenza al colore blu.
Ma all'improvviso però iniziano a formare stelle.
E' molto probabile che in realtà queste galassie siano il risultato di fusioni tra galassie con età differenti.
Scontrandosi accumulano il gas residuo presente in entrambe le galassie e le onde d'urto provocate dallo scontro accendono gli starburst.

Galassie luminose negli infrarossi: Sono galassie oscure, difficili da studiare perché contengono alti livelli di polvere che oscurano l'osservazione e impediscono di vedere la luce delle loro stelle.
Ma nella banda degli infrarossi sono estremamente luminose, perché questa frequenza riesce a penetrare le polveri.
Il fatto che siano molto luminose indica che in realtà sono piene di stelle in formazione.
Questi sono indizi che fanno pensare che all'interno ci siano in realtà embrioni di stelle che si stanno formando e che in futuro accenderanno queste galassie come alberi di Natale al tramonto!

Nelle immagini che vi mostriamo vedete alcuni esempi di galassie starburst, una delle quali è la famosa galassia M82 nell'orsa maggiore.
Come potete vedere dalle immagini le zone di starburst sono particolarmente visibili e luminescenti!