Svelato – forse – il mistero degli ORC spaziali: Cerchi Radio Anomali.
Da alcuni anni, gli astronomi di tutto il mondo sono rimasti perplessi di fronte a uno dei fenomeni più enigmatici del cosmo: gli ORC (Odd Radio Circles) letteralmente “Cerchi Radio Anomali”. Queste strutture cosmiche, giganti e perfettamente circolari, appaiono esclusivamente nelle osservazioni a lunghezze d’onda radio e sono spesso più luminose lungo i bordi. Immaginate anelli cosmici che si estendono per dimensioni incredibili, in grado di contenete anche più galassie al loro interno, fino a oltre 50 mila volte il diametro della Via Lattea, ovvero circa 3 milioni di anni luce! Ne esistono anche di più “piccoli” come (ORC J0219–0505) di recente individuazione, che è più debole e misura “appena” 370.000 anni luce (più del tripo della nostra galassia). Il mistero degli ORC è che non è chiaro né cosa siano, né come si siano formati.
Scoperti per la prima volta nel 2019 dall’astronoma Anna Kapinska grazie ai dati del radiotelescopio Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), gli ORC sono un enigma. Al momento, ne sono stati confermati solo una manciata, e la loro natura è stata oggetto di intense speculazioni. Inizialmente, si pensava potessero essere detriti di supernove, ma studi più recenti hanno depotenziato questa ipotesi, osservando che la maggior parte degli ORC scoperti hanno intere galassie al loro interno.
Fino a poco tempo fa erano visibili solo nelle lunghezze d’onda radio, senza emissioni significative in luce visibile, infrarossa o raggi X.
La svolta: ORC4 e l’ossigeno fluorescente
Una svolta significativa è arrivata quando un team guidato da Alison Coil dell’Università della California, San Diego, ha utilizzato i telescopi Keck alle Hawaii per osservare l’ORC noto come ORC4 a lunghezze d’onda ottiche. La scoperta è stata sorprendente: hanno rilevato una luce fluorescente dagli atomi di ossigeno, un segnale che solitamente indica la presenza di giovani stelle luminose che ionizzano l’ossigeno nelle nubi di gas circostanti.
Venti galattici e onde d’urto
Utilizzando un modello computerizzato, Coil e i suoi colleghi ritengono di aver trovato la risposta. Il loro scenario, descritto in un articolo pubblicato su Nature a maggio 2024, suggerisce che circa un miliardo di anni fa, la galassia al centro di ORC4 ha subito un periodo breve ma intensissimo di formazione stellare (un “starburst”). Questi starburst producono stelle massicce che bruciano rapidamente ed esplodono come supernove. Questa raffica di esplosioni in rapida successione genera un potente vento galattico, che espelle gas dalla galassia.
Quando questo vento incontra il gas più rarefatto al di fuori della galassia, crea un’onda d’urto. Quello che i radiotelescopi osservano oggi in ORC4 è proprio questa onda d’urto, cresciuta a dimensioni enormi e rallentata nel corso di un miliardo di anni. All’interno di quest’onda d’urto, gli elettroni si muovono a spirale attorno ai campi magnetici, generando la radiazione di sincrotrone che noi vediamo come ORC.
Il modello prevede anche che la parte finale di questo vento galattico possa rallentare e ricadere verso la galassia, creando una seconda onda d’urto che ionizza ulteriori atomi di ossigeno, spiegando l’emissione insolita di OII.
Questa scoperta è stata accolta con entusiasmo. Sumit Sarbadhicary dell’Ohio State University la definisce “una scoperta molto eccitante” e “plausibile”, mentre Amitesh Omar dell’Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences la considera “un passo importante verso il chiarimento della natura degli ORC”.
Raggi X: un altro tassello del puzzle ORC
A complicare (o forse a chiarire) il quadro, una nuova ricerca pubblicata il 30 aprile 2024 ha catturato per la prima volta raggi X associati a un ORC, l’oggetto chiamato “Cloverleaf”. Utilizzando il telescopio XMM-Newton dell’ESA, gli scienziati hanno scoperto gas riscaldato a 15 milioni di gradi Fahrenheit all’interno di Cloverleaf, causato dalla fusione di due gruppi di galassie.
Sebbene le fusioni di galassie siano comuni e non spieghino da sole la rarità degli ORC, questa scoperta suggerisce un’origine a due fasi: emissioni potenti da buchi neri supermassicci attivi nel passato, seguite da onde d’urto di fusione galattica che “rieducano” e potenziano quelle emissioni.
ORC e il “Low surface brightness universe”
Gli ORC sono solo un esempio delle “curiosità circolari” che i radiotelescopi di nuova generazione, come ASKAP e il sudafricano MeerKAT, stanno rivelando in quello che viene chiamato il “Low surface brightness universe”, un regno vasto e invisibile all’occhio nudo.
In questo ambito, è stata recentemente scoperta anche una bolla perfettamente sferica nella Via Lattea, soprannominata Teleios (dal greco antico “perfezione”). Osservata sempre da ASKAP, Teleios, a differenza degli ORC, è molto debole nelle lunghezze d’onda radio e potrebbe essere il residuo di una supernova di tipo Ia, un’esplosione di una nana bianca in un sistema binario. La sua perfetta sfericità è un evento raro, suggerendo che l’esplosione sia avvenuta in una regione di spazio libera.
Cosa ci Dicono gli ORC?
La risoluzione del mistero degli ORC non è ancora certa, la sua importanza non si limita a soddisfare una curiosità scientifica. Se confermata la teoria dei venti galattici post-starburst, gli ORC diventerebbero una sorta di “reliquia” di passati deflussi di gas, cresciuti a dimensioni enormi. Questo permetterebbe agli astronomi di tracciare il gas ben al di fuori delle galassie, fornendo nuove e importanti informazioni su come le galassie si formino ed evolvano.
Sicuramente gli ORC sono una testimonianza affascinante delle capacità dei moderni radiotelescopi e della quantità di misteri che il nostro universo ancora cela, promettendo nuove scoperte man mano che strumenti ancora più potenti, come lo Square Kilometre Array (SKA), diventeranno operative.
