L'immagine mostra l’orientamento del campo magnetico nella galassia 9io9, osservata quando l’Universo aveva solo il 20% della sua età attuale. Si tratta della rilevazione più lontana mai effettuata del campo magnetico di una galassia. I grani di polvere all’interno di 9io9 sono allineati con il campo magnetico della galassia e per questo emettono luce polarizzata, il che significa che le onde luminose oscillano lungo una direzione anziché in modo casuale. Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.
Utilizzando il radiointerferometro ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un team di ricerca ha rilevato il campo magnetico della galassia 9io9, così lontana che la sua luce ha impiegato più di 11 miliardi di anni per raggiungerci. In poche parole, la vediamo com’era quando l’Universo aveva appena 2.5 anni miliardi di anni.
I campi magnetici sono comuni a molti corpi astronomici nell’Universo, siano essi pianeti, stelle o galassie. James Geach, professore di astrofisica e autore principale dello studio, ha affermato: “Molti potrebbero non sapere che la nostra intera galassia e altre galassie sono permeate da campi magnetici, che si estendono per decine di migliaia di anni luce”.
Non è ancora chiaro agli astronomi quanto presto nella vita dell’Universo e quanto velocemente si formino i campi magnetici nelle galassie, perché finora solo quelli delle galassie vicine a noi sono stati mappati. Si tratta di campi molto deboli ed estesi lungo distanze enormi. 9io9 è la galassia più lontana da noi di cui siamo riusciti a rilevare il campo magnetico. Questo risultato, quindi, fornisce agli scienziati importanti indizi su come si sono formati questi campi di galassie simili alla nostra Via Lattea.
La galassia 9io9 è stata scoperta nel corso di un progetto di citizen science quando per tre notti, nel 2014, è stato chiesto a dei cittadini volontari di esaminare milioni di immagini alla ricerca di galassie lontane.
Durante le osservazioni di 9io9 effettuate con ALMA, Geach e il suo gruppo di ricerca hanno evidenziato l’emissione di luce polarizzata. Questo ha portato alla scoperta di un campo magnetico già completamente formato, simile nella struttura a quello presente nelle galassie vicine a noi.
I grani di polvere all’interno di 9io9 sono allineati con il campo magnetico, e per questo emettono luce polarizzata, il che significa che le onde luminose oscillano lungo una direzione anziché in modo casuale. Il campo è circa 1000 volte più debole di quello terrestre, ma si estende per oltre 16 mila anni luce.
Sebbene questa galassia si trovi a una distanza di diversi miliardi di anni luce da noi, gli scienziati sono riusciti ad analizzarla grazie alla lente gravitazionale. Questo fenomeno avviene quando la luce proveniente da una galassia lontana, in questo caso 9io9, appare più luminosa e distorta, perché piegata dalla forza di gravità di un oggetto molto grande in primo piano rispetto all’osservatore terrestre.
Si ritiene che i campi magnetici nelle galassie presenti nell’Universo locale derivino dall’amplificazione dei seed fields. Essi sarebbero campi magnetici presenti nelle protogalassie, originatisi sia attraverso l’intrappolamento di un campo magnetico cosmologico, forse di natura primordiale, sia tramite fenomeni collegati ai processi di formazione stellare.
Recenti modelli teorici riguardanti la formazione di questi campi magnetici su scala galattica suggeriscono che la turbolenza nel mezzo interstellare si comporti come una dinamo, in grado di amplificare rapidamente i seed fields. Questa “dinamo” può essere azionata da fenomeni come il vento stellare, i flussi generati dalla pressione di radiazione, dagli eventi di supernovae e dai deflussi su larga scala originati da un nucleo galattico attivo.
Nel caso della galassia 9io9, probabilmente esistono le condizioni necessarie per amplificare rapidamente qualsiasi campo magnetico debole attraverso l’effetto “dinamo”. Questo può avvenire su piccola scala, andando a potenziare soltanto alcune regioni, fino a includere l’intero disco di formazione stellare.
9io9 è infatti una galassia piuttosto turbolenta. Presenta un alto tasso di formazione stellare e il suo disco ha una rapida rotazione, con una velocità massima che arriva a sfiorare i 300 km/s. Queste informazioni suggeriscono che non è stato un singolo episodio violento ad aver generato un campo magnetico disordinato su larga scala, che successivamente si è evoluto in un campo ordinato durante un periodo di relativa quiescenza. Sembrerebbe infatti che i meccanismi di dinamo abbiano agito su piccola e media scala in contemporanea.
Si stima che 9io9 non abbia ancora avuto il tempo di stabilizzare del tutto il suo campo magnetico. Ciò implica che l’intenso starburst osservabile nella galassia, ovvero la ricca formazione stellare, è una fase chiave nell’amplificazione del campo magnetico galattico. Grazie a queste nuove scoperte, si pensa che questa “doppia dinamo” potrebbe essere la modalità più frequente con cui si stabiliscono i campi magnetici ordinati su scala galattica nelle giovani galassie turbolente e ricche di gas dell’Universo primordiale.
Lo studio completo è reperibile qui.