LA GALASSIA CENTAURUS A

Centaurus A è la quinta galassia più luminosa del cielo, il che fa di lei un bersaglio ideale per gli astronomi dilettanti, ed è famosa per la corsia di polvere al centro e un getto gigante che si allontana dal buco nero supermassiccio al centro. Si mostra a circa 13 milioni di anni luce dalla Terra.Le sue forme sinuose, che ricordano la lettera S, sono un suo tratto distintivo e sono attribuite ad un drammatico scontro avvenuto in passato.

L’attuale entità sarebbe frutto di un processo di fusione che ha coinvolto una galassia ellittica ed una a spirale, circa 100 milioni di anni fa; l’evento non ha interessato solamente la struttura esteriore delle due galassie, ma anche i loro campi magnetici come illustra uno studio, condotto dall’Istituto Kavli per l’Astrofisica delle Particelle e la Cosmologia di Stanford (“The magnetic field across the molecular warped disk of Centaurus A”)

Le fantastiche immagini dal telescopio Hubble della NASA

Questa immagine fa parte della collaborazione di un "quartetto di galassie" di astronomi professionisti e dilettanti che combina i dati ottici di telescopi amatoriali con i dati degli archivi delle missioni della NASA. Un team internazionale guidato dall'astronomo dell'ESO Marina Rejkuba ha scoperto più di 1000 stelle variabili rosse luminose nella vicina galassia ellittica Centaurus A (NGC 5128). I cambiamenti di luminosità e i periodi di queste stelle sono stati misurati accuratamente e rivelano che si tratta per lo più di stelle variabili di lungo periodo del cosiddetto "tipo Mira". La variabilità osservata è causata dalla pulsazione stellare. Questa è la prima volta che viene effettuato un censimento dettagliato delle stelle variabili per una galassia al di fuori del Gruppo Locale di Galassie (di cui fa parte la Via Lattea in cui viviamo). Apre anche una finestra completamente nuova verso lo studio dettagliato del contenuto stellare e l'evoluzione delle galassie ellittiche giganti. Si presume che questi oggetti massicci giochino un ruolo importante nell'assemblaggio gravitazionale degli ammassi di galassie nell'Universo (specialmente durante le prime fasi). Questo progetto di ricerca senza precedenti si basa su osservazioni nel vicino infrarosso ottenute in più di tre anni con lo strumento multimodale ISAAC presso il telescopio VLT ANTU da 8,2 m presso l'ESO Paranal Observatory.

 

Stelle variabili di tipo Mira

Tra le stelle visibili nel cielo ad occhio nudo, circa una su trecento (0,3%) mostra variazioni di luminosità ed è definita dagli astronomi una "stella variabile". La percentuale è molto più alta tra le stelle grandi e fredde ("giganti rosse") - infatti, quasi tutte le stelle luminose di quel tipo sono variabili. Tali stelle sono note come variabili Mira; il nome deriva dal membro più in vista di questa classe, Omicron Ceti nella costellazione Cetus (La Balena), nota anche come "Stella Mira" (La Stella Meravigliosa). La sua luminosità cambia con un periodo di 332 giorni ed è circa 1500 volte più luminosa al massimo (magnitudine visibile 2 e una delle cinquanta stelle più luminose del cielo) che al minimo (magnitudine 10 e visibile solo in piccoli telescopi).

Stelle come Omicron Ceti si stanno avvicinando alla fine della loro vita. Sono molto grandi e hanno dimensioni da poche centinaia a circa mille volte quella del Sole. La variazione di luminosità è dovuta a pulsazioni durante le quali la temperatura e le dimensioni della stella cambiano drasticamente.

Nella successiva fase evolutiva, le variabili Mira spargeranno i loro strati esterni nello spazio circostante e diventeranno visibili come nebulose planetarie con una stella calda e compatta (una "nana bianca") al centro di una nebulosa di gas e polvere.

Diverse migliaia di stelle di tipo Mira sono attualmente conosciute nella galassia della Via Lattea e alcune centinaia sono state trovate in altre galassie vicine, comprese le Nubi di Magellano.

La peculiare galassia Centaurus A

Centaurus A (NGC 5128) è la galassia gigante più vicina, a una distanza di circa 13 milioni di anni luce. Si trova al di fuori del Gruppo Locale di Galassie a cui appartengono la nostra galassia, la Via Lattea, e le sue galassie satelliti, le Nubi di Magellano.

La Centaurus A è vista in direzione della costellazione meridionale del Centauro. È di forma ellittica e attualmente si sta fondendo con una galassia compagna, rendendola uno degli oggetti più spettacolari del cielo; possiede un buco nero molto pesante al centro ed è una fonte di forte emissione di radio e raggi X.

Durante il programma di ricerca, due regioni del Centaurus A sono state ricercate per stelle di luminosità variabile; si trovano alla periferia di questa peculiare galassia, cfr. eso0315b. Un campo esterno ("Campo 1") coincide con un guscio stellare con molte stelle blu e luminose prodotte dalla fusione galattica in corso; si trova a una distanza di 57.000 anni luce dal centro. Il campo interno ("Campo 2") è più affollato e si trova a una distanza prevista di circa 30.000 anni luce dal centro ..Tre anni di osservazioni VLT

In circostanze normali, qualsiasi squadra di astronomi professionisti avrà accesso ai più grandi telescopi del mondo solo per un numero molto limitato di notti consecutive ogni anno. Tuttavia, ricerche estese di stelle variabili come la presente richiedono osservazioni ripetute che durano da minuti a ore per periodi di mesi ad anni. Non è quindi possibile eseguire tali osservazioni nel modo classico in cui gli astronomi si recano ogni volta al telescopio.Fortunatamente, anche il sistema operativo del VLT presso l'ESO Paranal Observatory (Cile) è orientato a comprendere questo tipo di programma a lungo termine. Tra aprile 1999 e luglio 2002, il telescopio VLT ANTU da 8,2 m sul Cerro Paranal in Cile) è stato utilizzato in modalità di servizio in molte occasioni per ottenere immagini in banda K dei due campi in Centaurus A mediante il vicino infrarosso ISAAC multi -modalità strumento. Ciascun campo è stato osservato più di 20 volte nel corso di questo periodo di tre anni; alcune delle immagini sono state ottenute durante condizioni di seeing eccezionali di 0,30 arcsec. Una serie di immagini ottiche complementari è stata ottenuta con lo strumento multimodale FORS1 (anche su VLT ANTU) nel luglio 1999. Ogni immagine dello strumento ISAAC copre un campo di cielo che misura 2,5 x 2,5 arcmin 2. Le immagini combinate, che comprendono un'esposizione totale di 20 ore, sono in effetti le immagini infrarosse più profonde mai create dall'alone di una galassia distante come Centaurus A, circa 13 milioni di anni luce.

 

Alla scoperta di mille variabili Mira

Una volta completate le lunghe osservazioni, sono stati necessari due ulteriori passaggi per identificare le stelle variabili nel Centaurus A.

Innanzitutto, ogni fotogramma ISAAC è stato elaborato individualmente per identificare le migliaia e migliaia di deboli immagini puntiformi (stelle) visibili in questi campi. Successivamente, tutte le immagini sono state confrontate utilizzando uno speciale pacchetto software ("DAOPHOT") per misurare la luminosità di tutte queste stelle nei diversi frame, cioè in funzione del tempo.

Mentre la maggior parte delle stelle in questi campi, come previsto, ha dimostrato di avere una luminosità costante, più di 1000 stelle hanno mostrato variazioni di luminosità nel tempo; questo è di gran lunga il maggior numero di stelle variabili mai scoperto in una galassia al di fuori del Gruppo Locale di Galassie.

L'analisi dettagliata di questo enorme set di dati ha richiesto più di un anno. La maggior parte delle stelle variabili è risultata essere di tipo Mira e le loro curve di luce (luminosità nel periodo di pulsazione) sono state misurate, cfr. Foto per la stampa dell'ESO eso0315. Per ciascuno di essi sono stati determinati i valori dei parametri caratterizzanti, il periodo (giorni) e l'ampiezza della luminosità (magnitudini). Un catalogo delle stelle variabili scoperte di recente nel Centaurus A è stato ora reso disponibile alla comunità astronomica tramite la rivista di ricerca europea Astronomy & Astrophysics.

La pulsazione delle stelle variabili di tipo Mira obbedisce a una relazione periodo-luminosità. Più lungo è il suo periodo, più luminosa è una stella di tipo Mira.

Questo fatto rende possibile utilizzare le stelle di tipo Mira come "candele standard" (oggetti di luminosità intrinseca nota) per le determinazioni della distanza. Sono stati infatti spesso utilizzati in questo modo per misurare distanze precise da oggetti più vicini, ad esempio, a singoli ammassi di stelle e al centro nella nostra galassia Via Lattea, e anche a galassie nel Gruppo Locale, in particolare le Nubi di Magellano. Il metodo funziona particolarmente bene con le misurazioni a infrarossi e gli astronomi sono ora in grado di misurare la distanza dal Centaurus A in questo nuovo modo. Hanno trovato 13,7 ± 1,9 milioni di anni luce, in generale d'accordo e quindi confermando altri metodi.

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