Campo magnetico elicoidale che avvolge la nuvola molecolare di Orione. Immagine di credito: NRAO / AUI / NSF Clicca per ingrandire
Gli astronomi hanno annunciato oggi (giovedì 12 gennaio) quale potrebbe essere la prima scoperta di un campo magnetico elicoidale nello spazio interstellare, arrotolato come un serpente attorno a una nuvola di gas nella costellazione di Orione.
"Puoi pensare a questa struttura come una gigantesca Slinky magnetica avvolta da una lunga nuvola interstellare simile a un dito", ha detto Timothy Robishaw, uno studente laureato in astronomia all'Università della California, Berkeley. “Le linee del campo magnetico sono come elastici allungati; la tensione schiaccia la nuvola nella sua forma filamentosa. "
Gli astronomi hanno sperato a lungo di trovare casi specifici in cui le forze magnetiche influenzano direttamente la forma delle nuvole interstellari, ma secondo Robishaw, "i telescopi non sono stati all'altezza del compito ... fino ad ora".
I risultati forniscono la prima prova della struttura del campo magnetico attorno a una nuvola interstellare a forma di filamento conosciuta come Orion Molecular Cloud.
L'annuncio di oggi di Robishaw e Carl Heiles, professore di astronomia dell'UC Berkeley, è stato fatto durante una presentazione all'incontro dell'American Astronomical Society a Washington, DC.
Le nuvole molecolari interstellari sono i luoghi di nascita delle stelle e la nuvola molecolare di Orione contiene due di questi vivai stellari: uno nella cintura e un altro nella spada della costellazione di Orione. Le nuvole interstellari sono regioni dense incorporate in un mezzo esterno a densità molto più bassa, ma le nuvole interstellari “dense” sono, per gli standard della Terra, un vuoto perfetto. In combinazione con le forze magnetiche, sono le grandi dimensioni di queste nuvole che rendono la gravità sufficiente per riunirle per creare stelle.
Gli astronomi sanno da tempo che molte nuvole molecolari sono strutture filamentose le cui forme sono sospettate di essere scolpite da un equilibrio tra la forza di gravità e i campi magnetici. Nel realizzare modelli teorici di queste nuvole, la maggior parte degli astrofisici le ha trattate come sfere piuttosto che filamenti simili a dita. Tuttavia, un trattamento teorico pubblicato nel 2000 dal dott. Jason Fiege e Ralph Pudritz della McMaster University hanno suggerito che se trattate correttamente, le nuvole molecolari filamentose dovrebbero mostrare un campo magnetico elicoidale attorno all'asse lungo della nuvola. Questa è la prima conferma osservativa di questa teoria.
"Misurare i campi magnetici nello spazio è un compito molto difficile", ha detto Robishaw, "perché il campo nello spazio interstellare è molto debole e perché ci sono effetti di misurazione sistematici che possono produrre risultati errati".
La firma di un campo magnetico che punta verso o lontano dalla Terra è conosciuta come effetto Zeeman ed è osservata come la divisione di una linea di radiofrequenza.
"Un'analogia sarebbe quando si esegue la scansione del quadrante radio e si ottiene la stessa stazione separata da un piccolo spazio vuoto", ha spiegato Robishaw. "La dimensione dello spazio vuoto è direttamente proporzionale alla forza del campo magnetico nella posizione nello spazio in cui la stazione viene trasmessa."
Il segnale, in questo caso, viene trasmesso a 1420 MHz sul quadrante radio dall'idrogeno interstellare - l'atomo più semplice e abbondante nell'universo. Il trasmettitore si trova a 1750 anni luce di distanza nella costellazione di Orione.
L'antenna che ha ricevuto queste trasmissioni radio è il Green Bank Telescope (GBT) della National Science Foundation, gestito dal National Radio Astronomy Observatory. Il telescopio, alto 148 metri (485 piedi) e con un piatto di 100 metri (300 piedi) di diametro, si trova nella Virginia dell'Ovest dove 13.000 miglia quadrate sono state accantonate come National Radio Quiet Zone. Ciò consente ai radioastronomi di osservare le onde radio provenienti dallo spazio senza interferenze da segnali artificiali.
Usando il GBT, Robishaw ed Heiles osservarono le onde radio lungo le sezioni della Nuvola Molecolare di Orione e scoprirono che il campo magnetico invertiva la sua direzione, puntando verso la Terra sul lato superiore della nuvola e lontano da essa sul fondo. Hanno usato precedenti osservazioni di luce stellare per ispezionare come è orientato il campo magnetico di fronte alla nuvola. (Non c'è modo di ottenere informazioni su ciò che sta accadendo dietro la nuvola poiché la nuvola è così densa che né la luce ottica né le onde radio possono penetrarla.) Quando hanno combinato tutte le misurazioni disponibili, è emersa l'immagine di un modello a cavatappi che avvolge la nuvola .
"Questi risultati sono stati incredibilmente eccitanti per me per una serie di motivi", ha affermato Robishaw. "C'è il risultato scientifico di una struttura di campo elicoidale. Poi, c'è la misurazione riuscita: questo tipo di osservazione è molto difficile e ci sono volute decine di ore sul telescopio solo per capire come questa enorme parabola risponde alle onde radio polarizzate che sono la firma di un campo magnetico ".
I risultati di queste indagini hanno suggerito a Robishaw e Heiles che il GBT non è solo senza pari tra i grandi radiotelescopi per misurare i campi magnetici, ma è l'unico in grado di rilevare in modo affidabile campi magnetici deboli.
Heiles avvertì che esiste una possibile spiegazione alternativa per la struttura del campo magnetico osservato: il campo potrebbe essere avvolto attorno alla parte anteriore della nuvola.
"È un oggetto molto denso", ha detto Heiles. "Capita anche di trovarsi all'interno del guscio scavato di un'onda d'urto molto grande che si è formata quando molte stelle sono esplose nella vicina costellazione di Eridano."
Quell'onda d'urto avrebbe portato con sé il campo magnetico, "ha detto," fino a quando non ha raggiunto la nuvola molecolare! Le linee del campo magnetico si estendevano attraverso la faccia della nuvola e si avvolgevano attorno ai lati. La firma di tale configurazione sarebbe molto simile a quella che vediamo ora. Ciò che ci convince davvero che questo è un campo elicoidale è che sembra esserci un angolo di inclinazione costante rispetto alle linee del campo attraverso la faccia della nuvola. "
Tuttavia, la situazione può essere chiarita da ulteriori ricerche. Robishaw e Heiles hanno in programma di estendere le loro misurazioni in questo cloud e altri utilizzando il GBT. Collaboreranno anche con i colleghi canadesi per utilizzare la luce stellare per misurare il campo sulla faccia di questa e di altre nuvole.
"La speranza è quella di fornire prove sufficienti per capire quale sia la vera struttura di questo campo magnetico", ha detto Heiles. "Una chiara comprensione è essenziale per comprendere veramente i processi attraverso i quali le nuvole molecolari formano stelle nella galassia della Via Lattea."
La ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation.
