I campi magnetici sono gli ingredienti essenziali, ma spesso “segreti” del mezzo interstellare e del processo di creazione delle stelle. La segretezza che avvolge i campi magnetici interstellari può essere attribuita alla mancanza di sonde sperimentali.
Mentre Michael Faraday stava già studiando il legame tra magnetismo ed elettricità con le bobine all’inizio del XIX secolo nei sotterranei della Royal Institution, gli astronomi oggi non possono ancora inviare bobine ad anni luce di distanza.
Utilizzando il Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), un team internazionale guidato dal Dr. Li Di della National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) ha ottenuto un’accurata rilevazione dell’intensità del campo magnetico nella nube molecolare L1544 – una regione del mezzo interstellare che sembra pronta a formare stelle.
Il team ha impiegato la tecnica HI Narrow Self-Absorption (HINSA), concepita per la prima volta da Li Di e Paul Goldsmith sulla base dei dati di Arecibo nel 2003. La sensibilità di FAST ha facilitato una chiara rilevazione dell’effetto Zeeman di HINSA. I risultati suggeriscono che tali nubi raggiungono uno stato supercritico, cioè sono predisposte al collasso, prima di quanto suggeriscano i modelli standard.
L’effetto Zeeman – la scissione di una riga spettrale in diverse componenti di frequenza in presenza di un campo magnetico – è l’unico sensore diretto dell’intensità del campo magnetico interstellare. L’effetto Zeeman interstellare è ridotto. Lo spostamento di frequenza che si origina nelle relative nubi è solo di pochi miliardesimi delle frequenze intrinseche delle linee emittenti.
Nel 2003 è stato scoperto che gli spettri delle nubi molecolari contengono una caratteristica atomica di idrogeno chiamata HINSA, che è prodotta da atomi di idrogeno raffreddati attraverso collisioni con molecole di idrogeno. Poiché questa rilevazione è stata effettuata dal telescopio di Arecibo, l’effetto Zeeman per HINSA è stato ritenuto un indicatore promettente del campo magnetico nelle nubi molecolari.
HINSA ha una forza di linea 5-10 volte superiore a quella dei traccianti molecolari, ha anche una risposta relativamente forte ai campi magnetici e, a differenza della maggior parte dei traccianti molecolari, è resistente alle variazioni astrochimiche.
Le misurazioni HINSA di FAST collocano l’intensità del campo magnetico in L1544 a circa 4 µGauss, cioè 6 milioni di volte più debole di quella della Terra. Un’analisi combinata con l’assorbimento di quasar (buco nero supermassiccio attivo) e con l’emissione di idrossili ha anche rivelato una struttura del campo magnetico coerente in tutto il mezzo neutro freddo, l’involucro molecolare e il nucleo denso, con orientamento e grandezza simili.
Pertanto, la transizione dalla subcriticità magnetica alla supercriticità – cioè, quando il campo può e non può sostenere la nube contro la gravità – avviene nell’involucro anziché nel nucleo, in contrasto con il quadro convenzionale.
Il modo in cui il campo magnetico interstellare si dissipa per consentire il collasso delle nubi rimane un problema irrisolto nella formazione stellare. La principale soluzione proposta è stata a lungo la diffusione ambipolare – il disaccoppiamento di particelle neutre dal plasma – nei nuclei delle nubi.
La coerenza del campo magnetico rivelato dall’effetto HINSA Zeeman implica che la dissipazione del campo avvenga durante la formazione dell’involucro molecolare, forse attraverso un meccanismo diverso dalla diffusione ambipolare.
Lo studio è stato pubblicato su Nature.
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