Un team internazionale di astronomi [2] è riuscito a misurare con elevata precisione le velocità di un gran numero di nebulose planetarie [3] nello spazio intergalattico all'interno del Cluster Vergine delle galassie. Per questo hanno usato lo spettrografo FLAMES altamente efficiente [4] sul Very Large Telescope dell'ESO presso l'Osservatorio Paranal (Cile).
Queste nebulose planetarie possono fluttuare liberamente nello spazio altrimenti apparentemente vuoto tra le galassie di grandi ammassi che possono essere usate come "sonde" delle forze gravitazionali che agiscono all'interno di questi ammassi. Tracciano le masse, visibili e invisibili, all'interno di queste regioni. Questo, a sua volta, consente agli astronomi di studiare la storia della formazione di queste grandi strutture legate nell'universo.
Le accurate misurazioni della velocità di 40 di queste stelle confermano l'opinione che la Vergine sia un ammasso di galassie altamente non uniforme, costituito da diverse subunità che non hanno ancora avuto il tempo di raggiungere l'equilibrio. Questi nuovi dati mostrano chiaramente che il Cluster di Vergine delle galassie è ancora in fase di elaborazione.
Dimostrano anche per la prima volta che una delle galassie luminose nella regione esaminata, Messier 87, ha un'aureola di stelle molto estesa, che raggiunge almeno il 65 kpc. Questa è più del doppio della nostra galassia, la Via Lattea.
Un giovane gruppo
A una distanza di circa 50 milioni di anni luce, il Cluster della Vergine è il più vicino ammasso di galassie. Si trova nella costellazione zodiacale Vergine (La Vergine) e contiene molte centinaia di galassie, che vanno dalle galassie ellittiche e gigantesche e enormi come la nostra Via Lattea, alle galassie nane, centinaia di volte più piccole dei loro fratelli maggiori. L'astronomo francese Charles Messier entrò a far parte di 16 membri del gruppo Vergine nel suo famoso catalogo di nebulose. Un'immagine del nucleo del cluster ottenuto con la telecamera Wide Field Imager all'Osservatorio ESO di La Silla è stata pubblicata lo scorso anno come foto PR 04a / 03.
Si ritiene che gruppi di galassie si siano formati per un lungo periodo di tempo dall'assemblaggio di entità più piccole, attraverso la forte attrazione gravitazionale dalla materia oscura e luminosa. L'ammasso della Vergine è considerato un ammasso relativamente giovane perché studi precedenti hanno rivelato piccoli "sottogruppi di galassie" attorno alle principali galassie Messier 87, Messier 86 e Messier 49. Questi sottogruppi devono ancora fondersi per formare un più denso e ammasso di galassie più liscio.
Recenti osservazioni hanno dimostrato che il cosiddetto spazio "intracluster", la regione tra le galassie in un ammasso, è permeato da una "popolazione intracluster di stelle" sparsa, che può essere usata per studiare in dettaglio la struttura dell'ammasso.
Erranti cosmici
Le prime scoperte di stelle intracluster nel cluster della Vergine sono state fatte per caso dall'astronomo italiano Magda Arnaboldi (Osservatorio di Torino, Italia) e dai suoi colleghi, nel 1996. Al fine di studiare gli aloni estesi delle galassie nel cluster della Vergine, con l'ESO New Technology Telescope a La Silla, hanno cercato oggetti noti come "nebulose planetarie" [3].
Le nebulose planetarie (PNe) possono essere rilevate a grandi distanze dalle loro forti linee di emissione. Queste linee di emissione strette consentono anche una misura precisa delle loro velocità radiali. Le nebulose planetarie possono quindi servire per studiare i movimenti delle stelle nelle regioni dell'alone di galassie distanti.
Nel loro studio, gli astronomi hanno scoperto che diverse nebulose planetarie apparentemente non erano collegate ad alcuna galassia ma si muovevano nel campo di gravità dell'intero ammasso. Questi "vagabondi" appartenevano a una popolazione di stelle intracluster appena scoperta.
Da queste prime osservazioni sono state scoperte diverse centinaia di questi vagabondi. Devono rappresentare la punta dell'iceberg di un'enorme popolazione di stelle che sciamano tra le galassie in questi enormi ammassi. Infatti, poiché le nebulose planetarie sono lo stadio finale delle comuni stelle a bassa massa - come il nostro Sole - sono rappresentative della popolazione stellare in generale. E poiché le nebulose planetarie sono piuttosto di breve durata (alcune decine di migliaia di anni - un lampo sui tempi astronomici), gli astronomi possono stimare che una stella su circa 8.000 milioni di stelle di tipo solare è visibile come una nebulosa planetaria in un dato momento. Ci deve quindi essere un numero paragonabile di stelle tra le galassie e le galassie stesse. Ma poiché sono diluiti in un volume così grande, sono appena rilevabili.
Poiché queste stelle sono prevalentemente vecchie, la spiegazione più probabile della loro presenza nello spazio intracluster è che si sono formate all'interno di singole galassie, che sono state successivamente spogliate di molte delle loro stelle durante gli incontri ravvicinati con altre galassie durante le fasi iniziali della formazione degli ammassi. Queste stelle "perse" furono quindi disperse nello spazio intracluster dove ora le troviamo.
Pertanto le nebulose planetarie possono fornire un controllo unico sul numero, il tipo di stelle e movimenti in regioni che possono ospitare una notevole quantità di massa. I loro movimenti contengono la documentazione fossile della storia dell'interazione della galassia e della formazione dell'ammasso di galassie.
Misurare la velocità delle stelle morenti
Il team internazionale di astronomi [2] ha continuato a studiare dettagliatamente i moti delle nebulose planetarie nel cluster della Vergine per determinare la sua struttura dinamica e confrontarla con simulazioni numeriche. A tal fine, hanno condotto un impegnativo programma di ricerca, volto a confermare i candidati nebulosa planetaria intracluster che hanno trovato in precedenza e misurare le loro velocità radiali in tre diverse regioni ("campi di rilevamento") nel nucleo del cluster Vergine.
Questo è tutt'altro che un compito facile. L'emissione nella principale linea di emissione di ossigeno da una nebulosa planetaria in Vergine è paragonabile a quella di una lampadina da 60 Watt a una distanza di circa 6,6 milioni di chilometri, circa 17 volte la distanza media dalla Luna. Inoltre, i campioni di nebulosa planetaria intracluster sono scarsi, con solo poche decine di nebulose planetarie in un campo di cielo quadrato di un quarto di grado - circa le dimensioni della Luna. Le osservazioni spettroscopiche richiedono quindi telescopi e spettrografi di classe 8 metri con un ampio campo visivo. Gli astronomi hanno quindi dovuto fare affidamento sullo spettrografo FLAMES-GIRAFFE sul VLT [4], con la sua risoluzione spettrale relativamente elevata, il suo campo visivo di 25 arcmin e la possibilità di catturare fino a 130 spettri alla volta.
Gli astronomi hanno studiato un totale di 107 stelle, tra le quali 71 erano ritenute autentici candidati planetari intracluster. Hanno osservato tra 21 e 49 oggetti contemporaneamente per circa 2 ore per campo. Le tre parti del nucleo della Vergine esaminate contengono diverse galassie luminose (Messier 84, 86, 87 e NGC 4388) e un gran numero di galassie più piccole. Sono stati scelti per rappresentare diverse entità del cluster.
Le misurazioni spettroscopiche potrebbero confermare la natura intracluster di 40 nebulose planetarie studiate. Hanno anche fornito una vasta conoscenza della struttura di questa parte del gruppo della Vergine.
Durante lo sviluppo
Nel primo campo vicino a Messier 87 (M87), gli astronomi hanno misurato una velocità media vicino a 1250 km / se una dispersione piuttosto piccola attorno a questo valore. La maggior parte delle stelle in questo campo sono quindi legate fisicamente alla galassia luminosa M87, allo stesso modo in cui la Terra è legata al Sole. Magda Arnaboldi spiega: “Questo studio ha portato alla straordinaria scoperta che Messier 87 ha un alone stellare in equilibrio dinamico approssimativo fino ad almeno 65 kpc, o più di 200.000 anni luce. Questa è più del doppio della nostra galassia, la Via Lattea, e non era conosciuta prima. "
La dispersione di velocità osservata nel secondo campo, che è molto lontana dalle galassie luminose, è maggiore rispetto al primo di un fattore quattro. Questa dispersione molto ampia, che indica che le stelle si muovono in direzioni molto disparate a diverse velocità, ci dice anche che questo campo contiene molto probabilmente molte stelle intraclustere i cui movimenti sono a malapena influenzati da grandi galassie. I nuovi dati suggeriscono come una possibilità allettante che questa popolazione intraclustera di stelle potrebbe essere il rimanente della distruzione delle piccole galassie mentre orbitano attorno all'M87.
La distribuzione della velocità nel terzo campo, come dedotta dagli spettri FLAMES, è di nuovo diversa. Le velocità mostrano sottostrutture legate alle grandi galassie Messier 86, Messier 84 e NGC 4388. Molto probabilmente, la grande maggioranza di tutte queste nebulose planetarie appartiene a un alone molto esteso attorno a Messier 84.
Ortwin Gerhard (Università di Basilea, Svizzera), membro del team, è elettrizzato: “Nel loro insieme queste misurazioni della velocità confermano l'opinione che il Cluster Virgo sia un ammasso di galassie altamente non uniforme e non dissolto, costituito da diverse subunità. Con lo spettrografo FLAMES, siamo così stati in grado di osservare i movimenti nel Cluster della Vergine, in un momento in cui le sue subunità si stanno ancora riunendo. Ed è sicuramente una vista che vale la pena vedere! ”
Maggiori informazioni
I risultati presentati in questo comunicato stampa dell'ESO si basano su un documento di ricerca ("Le distribuzioni di velocità della linea di vista delle nebulose planetarie intraclustere nel nucleo del Vergine" di M. Arnaboldi et al.) Che è appena apparso sulla rivista di ricerca Astrophysical Journal Letters Vol. 614, pag. 33.
Appunti
[1]: il comunicato stampa dell'Università di Basilea su questo argomento è disponibile all'indirizzo http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: I membri del team sono Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, Italia), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Universit? T Basel, Svizzera), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, Spagna), Kenneth C. Freeman (Osservatorio Mount Stromlo, ACT, Australia), Nicola Napolitano (Kapteyn Astronomical Institute, Paesi Bassi), Sadanori Okamura (Dipartimento di Astronomia, Università di Tokyo, Giappone) e Naoki Yasuda (Institute for Cosmic Ray Research, University di Tokyo, Giappone).
[3]: Le nebulose planetarie sono stelle simili al Sole nella loro fase finale di morte durante la quale espellono i loro strati esterni nello spazio circostante. Allo stesso tempo, svelano il loro piccolo e caldo nucleo stellare che appare come una "stella nana bianca". L'involucro espulso è illuminato e riscaldato dal nucleo stellare ed emette fortemente nelle caratteristiche linee di emissione di numerosi elementi, in particolare ossigeno (a lunghezze d'onda 495,9 e 500,7 nm). Il loro nome deriva dal fatto che alcuni di questi oggetti vicini, come la "Nebulosa con manubri" (vedi ESO PR Foto 38a / 98) assomigliano ai dischi dei pianeti giganti nel sistema solare se visti con piccoli telescopi.
[4]: FLAMES, lo spettrografo multielemento a fibra larga, è installato sul telescopio unità VLT KUEYEN da 8,2 m. È in grado di osservare contemporaneamente gli spettri di un gran numero di singoli, deboli oggetti (o piccole aree di cielo) e copre un campo di cielo di non meno di 25 arcmin di diametro, vale a dire quasi grande quanto la luna piena. È il risultato di una collaborazione tra ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Genéve-Lausanne e Anglo Australian Observatory (AAO).
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
