Circa 13,8 miliardi di anni fa, il nostro universo nacque in una gigantesca esplosione che diede origine alle prime particelle subatomiche e alle leggi della fisica come le conosciamo.

Dopo circa 370.000 anni, si è formato l’idrogeno, l’elemento base delle stelle, che fondono idrogeno ed elio al loro interno per formare tutti gli elementi più pesanti. Sebbene l’idrogeno rimanga l’elemento più diffuso nell’universo, può essere difficile rilevare singole nubi di gas idrogeno nel mezzo interstellare (ISM).

Ciò rende difficile la ricerca sulle prime fasi della formazione stellare, che fornirebbe indizi sull’evoluzione delle galassie e dell’universo.

Un team internazionale guidato da astronomi di Istituto Max Planck per l’astronomia (MPIA) ha recentemente notato la presenza di enormi filamenti di idrogeno atomico nella nostra galassia. Questa struttura, denominata “MaggieSi trova a circa 55.000 anni luce di distanza (sul lato opposto della Via Lattea) ed è una delle strutture più alte mai osservate nella nostra galassia.

(ESA / Gaia / DPAC / T. Müller / J. Syed / MPIA)

Sopra: la sezione della Via Lattea, misurata dal satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea (in alto). Il quadrato indica la posizione del filamento “Maggie” e l’immagine a falsi colori della distribuzione dell’idrogeno atomico (in basso), la linea rossa indica il filamento “Maggie”.

Lo studio che descrive i loro risultati è apparso di recente sulla rivista Astronomia e astrofisica, guidato da Jonas Seid, Ph.D. Studente presso MPIA.

È stato raggiunto da ricercatori dell’Università di Vienna Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA), e Istituto Max Planck per la radioastronomia (MPIFR), Università di Calgary, Università di Heidelberg, Centro di Astrofisica e Scienze Planetarie, il Argelander- Istituto di Astronomiae l’Indian Institute of Science e il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA.

La ricerca si basa sui dati ottenuti Rilievo HI/OH/linea di ricombinazione della Via Lattea (THOR), un software di monitoraggio basato su Collezione extra large di Karl G. Jansky (VLA) nel Nuovo Messico.

Utilizzando le antenne radio a onde centimetriche della VLA, questo progetto studia la formazione di nubi molecolari, la conversione degli atomi in idrogeno molecolare, il campo magnetico della galassia e altre questioni relative all’ISM e alla formazione stellare.

L’obiettivo finale è determinare come i due isotopi dell’idrogeno più comuni convergono per formare dense nubi che salgono verso nuove stelle. Gli isotopi includono l’idrogeno atomico (H), che consiste di un protone, un elettrone e nessun neutrone, e l’idrogeno molecolare (H2) – o deuterio – costituito da un protone, un neutrone e un elettrone.

Questi ultimi si condensano solo in nubi relativamente compatte che svilupperanno regioni gelide dove alla fine appariranno nuove stelle.

Il processo di transizione dell’idrogeno atomico in idrogeno molecolare è ancora in gran parte sconosciuto, il che ha reso questo filo estremamente lungo una scoperta particolarmente emozionante.

Mentre le più grandi nubi conosciute di gas molecolare sono lunghe circa 800 anni luce, Magi è lunga 3.900 anni luce e larga 130 anni luce. Come ha spiegato Syed in un recente MPIA comunicato stampa:

“La posizione di questo filamento ha contribuito a questo successo. Non sappiamo ancora esattamente come ci sia arrivato. Ma il filamento si estende per circa 1.600 anni luce sotto il piano della Via Lattea. Le osservazioni ci hanno anche permesso di determinare la velocità di gas idrogeno Questo ci ha permesso di dimostrare che le velocità alla lunghezza del filamento difficilmente variano.

L’analisi del team ha mostrato che il materiale nel filamento ha una velocità media di 54 km/s^-1, che hanno determinato principalmente misurando contro la rotazione del disco della Via Lattea. Ciò significa che la radiazione ha una lunghezza d’onda di 21 cm (ovvero “linea dell’idrogeno”) era visibile sullo sfondo cosmico, rendendo riconoscibile la struttura.

“Le osservazioni ci hanno anche permesso di determinare la velocità del gas idrogeno”, ha affermato Henrik Beuther, presidente di THOR e coautore dello studio. “Questo ci ha permesso di dimostrare che le velocità lungo il filamento difficilmente differiscono”.

Da ciò, i ricercatori hanno concluso che Maggi è una struttura coerente. Questi risultati hanno confermato le osservazioni fatte un anno fa da Juan de Soler, un astrofisico dell’Università di Vienna e coautore dell’articolo.

Quando notò il filo, lo chiamò il fiume più lungo della sua nativa Colombia: il Río Magdalena (inglese: Margaret, o “Maggie”). Mentre Maggie avrebbe potuto essere identificata nella precedente valutazione di Soler dei dati THOR, solo lo studio attuale ha dimostrato oltre ogni ragionevole dubbio che si tratta di una struttura coerente.

Sulla base di dati precedentemente pubblicati, il team ha anche stimato che Magee contiene l’8% di idrogeno molecolare in massa.

A un esame più attento, il team ha notato che il gas convergeva in vari punti lungo il filamento, portandoli a concludere che il gas idrogeno si stava accumulando in grandi nuvole in quei luoghi. Hanno anche previsto che il gas atomico si sarebbe gradualmente condensato in una forma molecolare in quegli ambienti.

“Tuttavia, molte domande rimangono senza risposta”, ha aggiunto Syed. “I dati aggiuntivi, che speriamo ci forniscano ulteriori indizi sulla frazione di gas molecolare, sono già in attesa di essere analizzati”.

Fortunatamente, diversi osservatori spaziali e terrestri saranno presto operativi e telescopi che saranno attrezzati per studiare questi filamenti in futuro. Questi includono Telescopio spaziale James Webb (JWST) e sondaggi radiofonici come matrice di chilometri quadrati (SKA), che ci permetterà di vedere il primo periodo dell’universo (“alba cosmica”) e le prime stelle del nostro mondo.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato da universo oggi. Leggi il articolo originale.