Circa 13,8 miliardi di anni fa, il nostro Universo nacque in una massiccia esplosione che diede origine alle prime particelle subatomiche e alle leggi della fisica come le conosciamo. Circa 370.000 anni dopo, si era formato l'idrogeno, il mattone delle stelle, che fondono idrogeno ed elio al loro interno per creare tutti gli elementi più pesanti. Mentre l'idrogeno rimane l'elemento più pervasivo nell'Universo, può essere difficile rilevare singole nubi di idrogeno gassoso nel mezzo interstellare.
Ciò rende difficile la ricerca delle prime fasi della formazione stellare, che offrirebbero indizi sull'evoluzione delle galassie e del cosmo. Un team internazionale guidato da astronomi del Max Planck Institute of Astronomy (MPIA) ha recentemente notato un massiccio filamento di idrogeno gassoso atomico nella nostra galassia. Questa struttura, chiamata"Maggie",si trova a circa 55.000 anni luce di distanza (dall'altra parte della Via Lattea) ed è una delle strutture più lunghe mai osservate nella nostra galassia.
La ricerca si basa sui dati ottenuti dall'indagine hi/OH/ricombinazione della via lattea (THOR), un programma di osservazione che si basa sul Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) nel New Mexico. Utilizzando le antenne radio a onde centimetriche del VLA, questo progetto studia la formazione di nubi molecolari, la conversione dell'idrogeno atomico in idrogeno molecolare, il campo magnetico della galassia e altre domande relative all'ISM e alla formazione stellare.
Lo scopo ultimo è determinare come i due isotopi di idrogeno più comuni convergono per creare nubi dense che salgono a nuove stelle. Gli isotopi includono l'idrogeno atomico (H), composto da un protone, un elettrone e nessun neutrone, e l'idrogeno molecolare (H2) è composto da due atomi di idrogeno tenuti insieme da un legame covalente. Solo quest'ultimo si condensa in nubi relativamente compatte che svilupperanno regioni gelide dove alla fine emergeranno nuove stelle.
Il processo di transizione dell'idrogeno atomico all'idrogeno molecolare è ancora in gran parte sconosciuto, il che ha reso questo filamento straordinariamente lungo una scoperta particolarmente eccitante. Mentre le più grandi nubi conosciute di gas molecolare misurano tipicamente circa 800 anni luce di lunghezza, Maggie misura 3.900 anni luce di lunghezza e 130 anni luce di larghezza.
Come ha spiegato Syed in un recente comunicato stampa: "La posizione di questo filamento ha contribuito a questo successo. Non sappiamo ancora esattamente come ci sia arrivato. Ma il filamento si estende circa 1600 anni luce sotto il piano della Via Lattea. Le osservazioni ci hanno anche permesso di determinare la velocità dell'idrogeno gassoso. Questo ci ha permesso di dimostrare che le velocità lungo il filamento differiscono a malapena."
L'analisi del team ha mostrato che la materia nel filamento aveva una velocità media di 54 km / s-1, che hanno determinato principalmente misurandola rispetto alla rotazione del disco della Via Lattea. Ciò significava che la radiazione ad una lunghezza d'onda di 21 cm (alias la "linea dell'idrogeno") era visibile sullo sfondo cosmico, rendendo la struttura distinguibile. "Le osservazioni ci hanno anche permesso di determinare la velocità dell'idrogeno gassoso", ha detto Henrik Beuther, capo di THOR e co-autore dello studio. "Questo ci ha permesso di dimostrare che le velocità lungo il filamento differiscono a malapena".
Da questo, i ricercatori hanno concluso che Maggie è una struttura coerente. Questi risultati hanno confermato le osservazioni fatte un anno prima da Juan D. Soler, un astrofisico dell'Università di Vienna e co-autore dell'articolo. Quando osservò il filamento, lo chiamò come il fiume più lungo della sua nativa Colombia: il Río Magdalena (anglicizzato: Margaret, o "Maggie"). Mentre Maggie era riconoscibile nella precedente valutazione di Soler dei dati THOR, solo l'attuale studio dimostra oltre ogni dubbio che si tratta di una struttura coerente.
Sulla base di dati pubblicati in precedenza, il team ha anche stimato che Maggie contiene l'8% di idrogeno molecolare di una frazione di massa. A un esame più attento, il team ha notato che il gas converge in vari punti lungo il filamento, il che li ha portati a concludere che l'idrogeno gassoso si accumula in grandi nuvole in quelle posizioni. Ipotizzano inoltre che il gas atomico si condenserà gradualmente in una forma molecolare in quegli ambienti.