Astrofisica: quantificati i processi di miscelazione della coda di gas galattico

Il trasferimento e la miscelazione di energia nel mezzo multifase è una questione in sospeso in astrofisica, importante per la formazione e l'evoluzione delle galassie

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Un team di astrofisica guidato dal Dr. Ming Sun presso l’Università dell’Alabama a Huntsville (UAH) ha quantificato i processi coinvolti nella miscelazione del gas nelle code delle galassie private dei loro involucri di gas.
La ricerca è pionieristica perché i processi attraverso i quali le code di gas si mescolano con il mezzo intracluster circostante sono poco conosciuti, ha affermato il dott. Sun, professore associato di fisica e astronomia presso l’UAH.

Ho lavorato in questo campo dal 2004, quando ero ancora uno studente laureato ad Harvard,” ha raccontato lo studioso.
Con i membri del team di ricerca post-dottorato Dr. Chong Ge e Dr. Rongxin Luo presso l’UAH, e altri collaboratori, il Dr. Sun ha pubblicato uno studio su Nature Astronomy.

Credit immagine A: Ming Sun. Credit immagine B credit: Space Telescope Science Institute

Le galassie si muovono in ammassi ad alta velocità, a 1.000-2.000 km/s. Durante il loro viaggio all’interno dei cluster, la forza di trascinamento del gas tra le galassie nell’ammasso, chiamata mezzo intracluster, rimuove il gas freddo dalle galassie. Quel processo lascia dietro di sé lunghe scie di gas, in qualche modo simili alle scie di condensazione degli aeroplani e alle code di comete.

Queste scie, inizialmente composte da gas freddo originato dalle galassie, si mescolano con il mezzo intracluster caldo per produrre gas multifase con varie temperature,” ha spiegato Sun. “Tutti noi conosciamo la miscelazione di gas e fluidi freddi e caldi nella vita quotidiana, come quando versiamo il latte freddo nel caffè caldo o l’aria fredda incontra l’aria calda nella nostra atmosfera“.

Il trasferimento e la miscelazione di energia nel mezzo multifase è una questione in sospeso in astrofisica, importante per la formazione e l’evoluzione delle galassie. Da quando Sun ha scoperto la coda di raggi X dietro ESO 137-001 nel 2005, la storia completa di queste interazioni si è evoluta quando gli scienziati hanno iniziato a ottenere dati migliori con i nuovi telescopi.

Recenti osservazioni hanno iniziato a rivelare tali code dietro le galassie con gas a diverse fasi o temperature, in altre parole gas atomico neutro, gas molecolare, gas ionizzato come mostrato in H-alfa – che è una specifica linea spettrale visibile rosso scuro – o gas caldo nei raggi X,” ha spiegato l’esperto. “Tuttavia, la relazione tra il gas nelle diverse fasi nelle code è poco conosciuta“.

Le osservazioni a raggi X sono state effettuate dal telescopio a raggi X Chandra della NASA e dall’XMM-Newton dell’Agenzia Spaziale Europea. Le osservazioni ottiche sono state effettuate dall’European Southern Observatory Very Large Telescope, dal Subaru Telescope dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone e dal telescopio Southern Astrophysical Research.

Per la prima volta, il nuovo studio riporta una semplice correlazione lineare tra la luminosità superficiale dei raggi X e la luminosità superficiale H-alfa del gas diffuso, come un rapporto di circa 3,5, per una correlazione universale tra gas meno e più caldo nelle code di amassidi galassie ha affermato il dott. Sun.

Inoltre, un rapporto simile tra raggi X e H-alfa si osserva anche nell’unico esempio di venti galattici – i deflussi dalle galassie che sono importanti per regolare la formazione delle galassie – suggerendo che questo rapporto potrebbe applicarsi anche in altri ambienti multifase,” ha proseguito lo studiso. “Questa nuova correlazione fornisce un test importante per i modelli di trasferimento di energia nel gas multifase, importante per gli studi sulla formazione e l’evoluzione delle galassie“.