ALMA cattura lo spettro del luogo più freddo dell’universo

La Nebulosa Boomerang con i suoi meno 236 gradi Celsius, è l’oggetto più freddo conosciuto nell’Universo, più freddo del debole bagliore residuo del Big Bang , che è la temperatura naturale dello spazio .

Gli astronomi utilizzando il telescopio Atacama Large Array Millimeter/submillimeter (ALMA) hanno osservato nuovamente questo oggetto intrigante per conoscere meglio le sue proprietà  e per determinare la sua vera forma.

Crediti: Bill Saxton; NRAO/AUI/NSF; NASA/Hubble; Raghvendra Sahai

Come originariamente osservato con telescopi terrestri, questa nebulosa appare un po’ storta e dalla sua forma deriva il suo nome. I nuovi dati ALMA, tuttavia, rivelano che l’immagine di Hubble racconta solo una parte della storia, e che nella lettura dell’immagine ci sia un errore.

“Questo oggetto ultra- freddo è estremamente intrigante e stiamo imparando molto di più sulla sua vera natura con ALMA “, ha detto Raghvendra Sahai , ricercatore e scienziato principale del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena , in California , e autore principale di un articolo pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal. “Quello che sembrava un doppio lobo, o la forma a ‘boomerang’, dai telescopi ottici terrestri, è in realtà una struttura molto più ampia che si sta espandendo rapidamente nello spazio.”

La Nebulosa Boomerang , situata a circa 5.000 anni luce di distanza nella costellazione del Centauro , è un relativamente giovane esempio di nebulosa planetaria. Le nebulose planetarie, contrariamente al loro nome, sono in realtà le fasi di fine vita delle stelle come il nostro Sole che hanno perso i loro strati esterni.  Restano nane bianche che emettono una radiazione ultravioletta intensa che fa sì che il gas nelle nebulose brilli ed emetta luce in colori brillanti.

Il Boomerang è una nebulosa pre-planetaria che rappresenta la fase della vita di una stella che precede immediatamente la fase di nebulosa planetaria, quando la stella centrale non è ancora abbastanza calda da emettere radiazione ultravioletta sufficiente a produrre il caratteristico bagliore. 

L’uscita dei gas da questa stella particolare è in rapida espansione e si raffredda durante il processo, un po’ come succede nei frigoriferi che utilizzano gas in espansione per produrre temperature fredde. I ricercatori sono stati in grado di rilveare la temperatura del gas nella nebulosa osservando come assorbiva la radiazione cosmica di fondo, che ha una temperatura  uniforme di 2,8 gradi Kelvin (meno 236 gradi Celsius).

“Quando gli astronomi hanno esaminato questo oggetto nel 2003 con Hubble , hanno visto la forma di una clessidra “molto classica”, ha commentato Sahai . “Molte nebulose planetarie hanno questo stesso aspetto con doppio lobo, che è il risultato di flussi di gas ad alta velocità che vengono fuori dalla stella. I getti poi scavano buchi in una nube di gas circostante che è stata espulsa dalla stella precedentemente nella sua vita quando era una gigante rossa ” .

Ma altri telescopi avevano fatto osservazioni differenti con un deflusso di gas più uniforme e una forma quasi sferica del materiale. 

Una risoluzione senza precedenti di ALMA ha permesso ai ricercatori di conciliare questa discrepanza. Osservando la distribuzione delle molecole di monossido di carbonio, che brillano a lunghezze d’onda millimetriche, gli astronomi sono stati in grado di rilevare la struttura a doppio lobo che si vede nell’immagine Hubble , ma solo nelle regioni interne della nebulosa  Più in là, in realtà hanno osservato una nube più allungata di gas freddo che è grosso modo circolare.

I ricercatori hanno anche scoperto una striscia densa di grani di polvere millimetrici che circondano la stella, il che spiega perché questa nuvola esterna abbia una forma a clessidra nella luce visibile. I grani di polvere hanno creato una maschera che  permette alla luce di trapelare ma solo da una parte creando così un aspetto a clessidra.

“Questo è importante per la comprensione di come le stelle muoiono e diventano nebulose planetarie”, ha detto Sahai . “Con l’utilizzo di ALMA, siamo stati letteralmente e figurativamente in grado di gettare nuova luce sulla fine di una stella simile al Sole”.

La nuova ricerca ha anche indicato che le frange esterne della nebulosa stanno cominciando a scaldarsi , anche se sono ancora un po ‘ più fredde del fondo cosmico a microonde . Questo riscaldamento può essere dovuto all’effetto fotoelettrico – un effetto proposto da Einstein in cui la luce viene assorbita dal materiale solido , che poi ri – emette elettroni.