Una scoperta rivoluzionaria nel cuore della Via Lattea sta obbligando gli scienziati a ripensare profondamente la fisica che regola l’evoluzione galattica. Un team internazionale ha individuato nubi fredde di gas all’interno delle bolle di Fermi, enormi strutture di gas sovra-riscaldato che si estendono ai margini del disco galattico. In un ambiente con temperature superiori al milione di gradi Kelvin, queste sacche di idrogeno freddo e denso, larghe migliaia di anni luce, non dovrebbero esistere. E invece… ci sono. E raccontano una storia del tutto nuova.
Cosa sono le bolle di Fermi? Una panoramica sulle gigantesche cicatrici cosmiche
Le bolle di Fermi sono colossali strutture di gas ionizzato che si estendono fino a 25.000 anni luce sopra e sotto il piano della Via Lattea, per una lunghezza totale di circa 50.000 anni luce. Sono state osservate per la prima volta nel 2010 grazie al Fermi Gamma-ray Space Telescope, da cui prendono il nome. Le bolle emettono intensamente nella banda dei raggi gamma, una forma di radiazione elettromagnetica ad altissima energia, associata solitamente a fenomeni violenti come esplosioni stellari o attività dei buchi neri.
Secondo le teorie principali, queste strutture si sarebbero formate da un gigantesco rilascio di energia dal nucleo galattico — probabilmente da Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, oppure da un’intensa esplosione di formazione stellare (starburst). La loro geometria simmetrica e la distribuzione uniforme suggeriscono un evento improvviso e di enorme potenza, capace di scagliare gas incandescente fuori dal disco galattico.
Nubi fredde dentro le bolle di Fermi: una contraddizione fisica che cambia tutto
Il team guidato da Rongmon Bordoloi (North Carolina State University) ha scoperto nubi fredde di idrogeno neutro (H I) in un luogo del tutto inatteso: l’interno delle bolle di Fermi, a circa 12.000 anni luce sopra il centro galattico. Le nubi hanno dimensioni enormi, con masse paragonabili a migliaia di soli, e temperature che si aggirano intorno ai 10.000 Kelvin — un valore freddissimo rispetto ai 1-2 milioni di gradi Kelvin tipici dell’ambiente circostante.
Queste nubi sono state rilevate grazie al Green Bank Telescope (GBT), uno dei radiotelescopi più sensibili al mondo. Le osservazioni hanno permesso di analizzare il contenuto gassoso delle bolle con una risoluzione doppia rispetto agli studi precedenti, rivelando dettagli finora invisibili. Il contrasto tra il gas freddo e il plasma sovra-riscaldato all’interno delle bolle è tanto netto da risultare paradossale per le leggi note della termodinamica e dell’idrodinamica galattica.
Le bolle di Fermi sono più giovani di quanto pensassimo?
Questa sorprendente scoperta getta nuova luce sull’età delle bolle di Fermi. Fino ad oggi, si riteneva che queste strutture avessero un’età di almeno 10 milioni di anni. Tuttavia, secondo modelli computerizzati che simulano l’interazione tra gas caldo e gas freddo, le nubi fredde dovrebbero evaporare in pochi milioni di anni in un ambiente così estremo.
Il fatto che queste nubi esistano ancora intatte implica che le bolle potrebbero essere molto più recenti — forse vecchie meno di un milione di anni. In termini cosmici, si tratta di un battito di ciglia. Ciò significa che l’evento che ha generato le bolle di Fermi è avvenuto in epoca relativamente recente, dopo l’estinzione dei dinosauri e in una fase avanzata dell’evoluzione della Via Lattea.
Velocità supersoniche: il gas viaggia a un milione di miglia l’ora
Un altro elemento chiave per determinare la giovinezza delle bolle di Fermi è la velocità delle nubi rilevate. Bordoloi e il suo team hanno misurato una velocità di circa 1 milione di miglia all’ora (circa 1.600.000 km/h), compatibile con una recente espulsione da parte del centro galattico.
Queste velocità confermano che il gas è stato recentemente accelerato da un flusso di vento galattico ad altissima energia, probabilmente generato da attività del buco nero o da una gigantesca ondata di formazione stellare.
Questi venti galattici supersonici, analoghi a quelli osservati in galassie starburst lontane, giocano un ruolo cruciale nei processi di feedback galattico, cioè quei meccanismi che regolano il flusso di materia ed energia tra il nucleo galattico e l’alone.
Come fanno le nubi fredde a sopravvivere nelle bolle di Fermi?
La vera domanda che la scoperta pone è: come sopravvivono queste nubi fredde in un ambiente tanto ostile?
Secondo gli attuali modelli fisici, il contatto tra gas caldo e gas freddo innesca processi di conduzione termica, instabilità idrodinamiche e turbolenze che dovrebbero rapidamente distruggere o riscaldare il gas più freddo. Tuttavia, qualcosa — forse campi magnetici, forse un effetto di autoisolamento dinamico — sta proteggendo queste nubi e permettendo loro di viaggiare intatte per migliaia di anni luce.
Le osservazioni del Telescopio Spaziale Hubble hanno supportato questa teoria: lungo la stessa linea di vista delle nubi, l’HST ha rilevato gas altamente ionizzato a diverse temperature, da 1.000.000 a 100.000 K, coerente con l’evaporazione progressiva del materiale freddo in un ambiente caldo.
Nubi come traccianti del vento: il ruolo delle bolle di Fermi nei flussi galattici
Le bolle di Fermi potrebbero essere una finestra privilegiata per osservare i venti galattici, normalmente invisibili agli strumenti ottici. Secondo Jay Lockman del Green Bank Observatory, le nubi fredde agiscono da traccianti naturali del vento caldo, così come le nubi terrestri rendono visibile il moto dell’aria.
Lockman ha spiegato: “Senza queste nubi, non potremmo rilevare il vento galattico. Ora possiamo “vedere” l’energia in uscita dalla Via Lattea attraverso le emissioni radio del gas freddo trascinato. Questa capacità di osservare il ciclo della materia tra il nucleo e l’alone galattico rappresenta una svolta nello studio dell’evoluzione delle galassie”.
Implicazioni future: le bolle di Fermi riscrivono l’astrofisica galattica
La scoperta di nubi fredde all’interno delle bolle di Fermi apre nuovi orizzonti teorici. I modelli attuali dovranno integrare questa nuova classe di oggetti sopravvissuti in condizioni estreme, e considerare meccanismi finora sottovalutati, come interazioni magneto-idrodinamiche, raffreddamento radiativo locale, o turbulenza stratificata.
Queste osservazioni, inoltre, offrono un punto di riferimento empirico per la calibrazione delle simulazioni cosmologiche, fondamentali per comprendere l’evoluzione di galassie simili alla nostra nell’universo primordiale.
Le bolle di Fermi, lungi dall’essere mere anomalie, diventano laboratori naturali per indagare la dinamica tra energia, materia e gravità su scale intergalattiche.
Riferimento scientifico:
Un nuovo complesso di nubi H I ad alta latitudine intrappolato nella bolla di Fermi settentrionale”,
di Rongmon Bordoloi, Andrew J. Fox e Felix J. Lockman – The Astrophysical Journal Letters
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