16 Nov 2017 L’Ammasso di Perseo rivelato da Hitomi
Grazie a dettagli senza precedenti forniti dall’osservatorio spaziale Hitomi, gli scienziati sono stati in grado di ricavare informazioni essenziali sul moto del gas caldo nell’ammasso di galassie di Perseo e sulle esplosioni stellari che hanno forgiato elementi fondamentali e li hanno diffusi nello spazio.
Lanciato dal Giappone il 17 febbraio 2016, il satellite Hitomi dell’agenzia spaziale giapponese (JAXA) ha funzionato per poco più di un mese prima che fosse perduto il contatto. Ma i dati ottenuti durante quelle poche settimane sono stati sufficienti per studiare questa grande concentrazione di galassie. L’ammasso di Perseo, localizzato a 240 milioni di anni luce di distanza, è l’ammasso galattico più brillante nei raggi X ed è tra gli ammassi più massicci vicini alla Terra. Contiene migliaia di galassie in orbita avvolte in un turbine cosmico di gas caldo e legate insieme dalla gravità. Il gas ha una temperatura media di 50 milioni di gradi Celsius ed è la sorgente della emissione di raggi X dell’ammasso.
Utilizzando l’elevata risoluzione dello strumento Soft X-ray Spectrometer (SXS) di Hitomi, i ricercatori hanno studiato l’ammasso tra il 25 Febbraio e il 6 Marzo 2016. Lo strumento ha rilevato la presenza di raggi X emessi da vari elementi chimici: nello studio pubblicato su Nature il team dimostra che le proporzioni di elementi trovati nell’ammasso sono quasi identiche a quelle che gli astronomi osservano nel Sistema Solare. “Non c’era motivo di aspettarsi questo risultato”, ha detto il coautore Michael Loewenstein del Goddard Space Flight Center della NASA. “L’ammasso di Perseo è un ambiente differente con una storia differente rispetto al nostro Sole. Dopo tutto gli ammassi rappresentano una distribuzione chimica media derivante da molti tipi di stelle presenti in molteplici tipi di galassie, che si sono formate molto prima del Sole”.
Un gruppo di elementi è collegato strettamente ad una classe particolare di esplosioni stellari, le supernove di tipo Ia. Si ritiene che queste esplosioni siano responsabili di gran parte della produzione di cromo, manganese, ferro e nichel, metalli collettivamente noti come “elementi del picco del ferro”, nell’Universo. Le supernove di tipo Ia implicano la distruzione totale di una nana bianca, il residuo compatto di stelle simili al Sole giunte al termine della loro vita. Alcune stelle terminano la loro vita con colossali esplosioni chiamate supernove. Le supernove più famose derivano dall’esplosione di stelle massicce, ma anche una nana bianca può esplodere. Questo avviene se la nana bianca è parte di un sistema binario: la stella esausta accresce materiale dalla compagna, e se supera una massa critica ad un certo punto può esplodere come supernova di tipo Ia.
“Si è scoperto che è necessaria una combinazione di supernove di tipo Ia con masse differenti al momento dell’esplosione per produrre le abbondanze chimiche che osserviamo nel gas in mezzo all’ammasso di Perseo”, ha detto Hiroya Yamaguchi, primo autore dello studio. “Confermiamo che almeno metà delle supernove di tipo Ia deve aver raggiunto una massa di 1,4 masse solari prima di esplodere”.
Le scoperte suggeriscono che lo stesso insieme di supernove di tipo Ia che hanno forgiato gli elementi presenti nel nostro Sistema Solare producano questi metalli anche nel gas dell’ammasso. Questo significa che il Sistema Solare e l’ammasso di Perseo hanno sperimentato un’evoluzione chimica sostanzialmente simile, il che suggerisce che i processi di formazione stellare, e i sistemi che diventano supernove di tipo Ia, siano paragonabili in entrambi i luoghi. “Sebbene questo sia soltanto un esempio, non c’è ragione di dubitare che questa somiglianza possa estendersi al di là del Sistema Solare e dell’ammasso di Perseo, anche ad altre galassie con proprietà differenti”, ha detto il coautore Kyoko Matsushita della University of Science.
“Hitomi ha permesso di penetrare in profondità nella storia di una delle strutture più vaste dell’Universo, l’ammasso di Perseo, e di esplorare come si comportino particelle e materiali nelle estreme condizioni presenti laggiù”, ha detto Richard Kelley del Goddard. “I nostri calcoli più recenti hanno fornito indizi su come e perché certi elementi chimici siano distribuiti in galassie al di là della nostra”, rivelando a quanto pare somiglianze sorprendenti.
[ Barbara Bubbi ]
https://phys.org/news/2017-11-hitomi-mission-glimpses-cosmic-recipe.html
Immagine in luce visibile e nel vicino infrarosso dell’ammasso di galassie di Perseo
Credit: Robert Lupton and the Sloan Digital Sky Survey Consortium
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