Il paper di ricerca allegato in fondo a questo articolo, redatto dal prof. Michael Busch del Dipartimento di Astronomia e Astrofisica dell’Università della California, presenta una scoperta significativa nel campo dell’astronomia: la prima rilevazione di emissione termica dell’idrossile (OH) in un’altra galassia, precisamente nella galassia di Andromeda (M31). Questo risultato è il frutto di un’indagine pilota ultra sensibile condotta utilizzando il Telescopio Robert C. Byrd Green Bank da 100m, che ha permesso di rilevare le linee dell’OH a 18 cm a 1667 e 1665 MHz in deboli emissioni.
Contesto Scientifico e Importanza della Scoperta
L’idrogeno molecolare (H₂), la molecola più abbondante nell’universo, è quasi invisibile nelle nubi molecolari fredde. Per tracciarne la distribuzione e la massa, gli astronomi si affidano tipicamente all’osservazione del monossido di carbonio (CO). Tuttavia, le sole osservazioni del CO non riescono a rilevare una componente massiccia del gas molecolare, nota come gas “CO-oscuro“. Il radicale idrossile (OH) è stato il primo a essere scoperto nel regime radio in assorbimento verso la sorgente Cas A circa 60 anni fa. Inizialmente si pensava che l’OH potesse tracciare la maggior parte dell’H₂ nella galassia, ma questo si è rivelato estremamente difficile a causa della complessità dell’eccitazione delle quattro linee di stato fondamentale e della debolezza del segnale di emissione.
Metodologia e Osservazioni
La ricerca dell’emissione dell’OH in galassie esterne ha incontrato difficoltà storiche a causa della debolezza del segnale e dei limiti della tecnologia ricevente dell’epoca. L’interesse rinnovato per la ricerca dell’emissione dell’OH deriva in parte dalla sua utilità nel tracciare il gas molecolare “CO-oscuro”. La ricerca attuale ha scelto due posizioni in M31 per osservare l’emissione dell’OH a 18 cm, entrambe distanti circa 62′ dal nucleo della galassia, corrispondenti a una distanza dal centro di circa 13 kpc. Le osservazioni sono state effettuate con il Telescopio Green Bank, utilizzando un sistema ricevente Gregoriano operante nella banda di frequenza 1.15-1.73 GHz (L-band).
Risultati e Interpretazione
La scoperta più significativa è stata la rilevazione dell’emissione termica dell’OH a 18 cm in un’altra galassia per la prima volta. I picchi delle emissioni dell’OH a 1667 MHz e 1665 MHz erano rispettivamente di 2.4 mK e 1.5 mK, vicini al rapporto di equilibrio termodinamico locale (LTE) atteso per queste linee. Non è stata rilevata alcuna emissione o assorbimento nella linea a 1720 MHz, il che è coerente con le condizioni LTE. I risultati suggeriscono che la quantità di H₂ tracciata dall’OH è superiore del 140% rispetto a quella tracciata dal CO nella stessa linea di vista. Utilizzando la polvere come tracciatore totale del gas neutro, è stato calibrato il rapporto di abbondanza OH/H₂ tra 1×10⁻⁷ e 4×10⁻⁸, a seconda della scelta della temperatura di eccitazione.
Conclusione
La rilevazione di emissione extragalattica termica dell’OH rappresenta un passo importante per migliorare la nostra comprensione della distribuzione e della massa della fase molecolare “CO-oscura” e “CO-debole” del gas interstellare nelle galassie vicine. Questa scoperta apre la strada a ulteriori osservazioni e mappature dell’emissione dell’OH nelle galassie del gruppo locale, migliorando così drasticamente la nostra comprensione della distribuzione e della massa del gas interstellare.
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