Dal 2019, gli astronomi si sono interrogati sugli strani cerchi radio (Odd Radio Circles, o ORC), curiosi anelli che compaiono nelle indagini del cielo a lunghezze d’onda radio. Almeno uno degli anelli è stato probabilmente causato da un’esplosione di stelle che si sono formate in una galassia lontana e poi sono esplose, lanciando gas nello spazio circostante, ha affermato un team di astronomi all’incontro dell’American Astronomical Society a New Orleans. Quando quel gas ha colpito il gas che si muoveva più lentamente attorno alla galassia, ha creato un’onda d’urto che ha generato un inquietante ORC largo più di 10 volte la Via Lattea.
“È una scoperta molto interessante e il loro scenario, a prima vista, sembra plausibile“, afferma l’astronomo Sumit Sarbadhicary della Ohio State University. Amitesh Omar dell’Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences è d’accordo: “penso che questo sia uno studio importante per demistificare la natura degli ORC attorno alle galassie”.
Meno di una dozzina di ORC
L’Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), una raccolta di 36 parabole radiofoniche di 12 metri di diametro ciascuna, ha individuato i primi ORC nel 2019. Finora sono stati trovati meno di una dozzina di ORC e non hanno rivelato molto. Alcuni astronomi pensavano che potessero essere causati da detriti che si espandevano verso l’esterno a causa di un’esplosione di supernova all’interno o nelle vicinanze della nostra galassia. Ma in un articolo pubblicato nell’ottobre 2023, Sarbadhicary e i suoi colleghi hanno confrontato sei ORC con modelli di resti di supernova e hanno concluso che solo uno potrebbe plausibilmente adattarsi a quella forma.
Le ipotesi
La maggior parte degli astronomi ritiene che gli ORC siano oggetti grandi e distanti, e molti sembrano racchiudere una galassia al loro centro. Molte galassie contengono buchi neri supermassicci centrali, che possono consumare la materia circostante ed emettere getti di materiale in direzioni opposte. Questi possono apparire nelle onde radio come due lobi giganti quando colpiscono il gas che circonda la galassia. Le galassie possono anche espellere detriti quando il loro buco nero centrale consuma un’intera stella – un “evento di distruzione mareale” – o quando le galassie si fondono e due buchi neri si fondono. Ma gli astronomi hanno faticato a sostenere queste spiegazioni perché l’emissione radio degli ORC è informe e non sembrano emettere luce ad altre lunghezze d’onda.
Una spiegazione diversa
Un indizio per una spiegazione diversa è emerso dopo che Alison Coil dell’Università della California, a San Diego, e i suoi colleghi hanno prenotato del tempo su uno dei telescopi Keck alle Hawaii per osservare alle lunghezze d’onda ottiche un ORC noto come ORC4. Hanno scoperto la luce fluorescente proveniente dagli atomi di ossigeno, nota come OII, che tipicamente si verifica quando la luce ultravioletta proveniente da stelle giovani e luminose ionizza l’ossigeno nelle nubi di gas circostanti. Quando gli ioni riconquistano i loro elettroni, diventano fluorescenti. Di conseguenza, gli astronomi utilizzano l’OII per misurare la quantità di formazione stellare che avviene in una galassia.
Ma il segnale OII proveniente da ORC4 copriva quasi l’intera galassia ed era 10 volte più luminoso del normale, dice Coil. “C’era una quantità folle di OII, molto più di quanto ce ne sia normalmente“. Il gas mostrava anche un intervallo di velocità molto più ampio del previsto, suggerendo che si stesse agitando vigorosamente. “Che cosa potrebbe significare?“, si è chiesto Coil.
Utilizzando un modello computerizzato del sistema, descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Nature, gli astronomi credono di avere una risposta. Lo scenario che meglio si adatta ai dati è che 1 miliardo di anni prima, la galassia al centro di ORC4 abbia vissuto un breve ma intenso periodo di formazione stellare. Tali “starburst” tendono a produrre grandi stelle che bruciano intensamente e finiscono rapidamente il loro combustibile, quindi dopo alcuni milioni di anni le stelle esplodono come supernove. Questa raffica di esplosioni in rapida successione produce un potente vento galattico che soffia gas fuori dalla galassia.
Quando quel vento colpisce il gas sottile fuori dalla galassia, crea un’onda d’urto. Ciò che i sistemi radio vedono nel caso di ORC4 è l’onda d’urto dopo che è cresciuta fino a raggiungere dimensioni enormi e ha rallentato, 1 miliardo di anni dopo. All’interno dell’onda d’urto, gli elettroni in rapido movimento si muovono a spirale attorno alle linee del campo magnetico e generano una radiazione nota come luce di sincrotrone. Nell’onda d’urto di ORC4, queste rotazioni sono lente e producono le onde radio viste in ORC4.
Il modello prevede anche che in uno starburst così breve e brusco, la coda del vento galattico possa bloccarsi e iniziare a ricadere verso la galassia. Quindi produce una seconda onda d’urto mentre si lancia nuovamente nella galassia, che potrebbe ionizzare più atomi di ossigeno e spiegare l’insolita produzione di luce OII. Anche se l’entità dell’emissione OII è un decimo di quella del cerchio radio, “quasi certamente esisterà una connessione tra i due”, dice Omar.
Cosa ha causato l’esplosione della formazione stellare
Il modello non rivela cosa abbia causato l’esplosione della formazione stellare in primo luogo. Ma l’intuizione di Coil è che sia stata innescata da una fusione di galassie di dimensioni simili. Tali fusioni comprimono le nubi di gas e accendono la formazione stellare. Il team spera di consolidare il suo modello esaminando ORC4 in modo più dettagliato con Keck e studiandone molti altri con il Very Large Telescope in Cile.
La conferma farebbe molto di più che risolvere semplicemente il mistero degli ORC. Darebbe inoltre agli astronomi nuove informazioni sulle esplosioni stellari e sui loro effetti. I venti galattici che producono sono difficili da rilevare una volta emersi dalla galassia. Gli ORC, d’altra parte, sono “una reliquia di un deflusso passato cresciuto fino a raggiungere dimensioni enormi”, afferma Coil, consentendo agli astronomi di “tracciare il gas ben al di fuori della galassia”. Sarbadhicary è d’accordo e afferma che imparare a utilizzare gli ORC per tracciare i deflussi di gas passati sarebbe “molto importante per il settore”.
