Come si evolvono le meduse cosmiche e le altre galassie
Uno studio di cinque anni sulle galassie in diverse parti dell’universo ha chiarito come l’ambiente galattico influisce sui processi gassosi che permettono alle galassie di formare nuove stelle e di aumentare la propria massa. «Il gas è un componente fondamentale nelle galassie. Influenza tutto. La quantità di gas presente nella galassia determina la quantità di formazione stellare, nonché l’evoluzione delle caratteristiche e della massa della galassia», spiega la coordinatrice del progetto Bianca Maria Poggianti, direttrice dell’Osservatorio Astronomico dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) a Padova. Il progetto GASP, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, ha sfruttato grandi quantità di dati provenienti dalla strumentazione più avanzata del mondo per studiare l’evoluzione delle proprietà delle galassie. Gli strumenti impiegati includono MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), installato presso il Very Large Telescope dell’Osservatorio europeo meridionale in Cile. L’équipe ha poi utilizzato simulazioni idrodinamiche d’avanguardia per interpretare i risultati delle osservazioni. «Abbiamo studiato galassie in luoghi diversi dell’universo, perché i processi gassosi dipendono dall’ubicazione della galassia», spiega Poggianti, spiegando che sono state osservate e analizzate 114 galassie. «Sono molte di più di quelle studiate in precedenza con questa tecnica in questo campo di ricerca, quindi è stato un enorme balzo in avanti.» Altri dati sono stati ottenuti dal telescopio spaziale Hubble alle lunghezze d’onda dell’ultravioletto, oltre che dal sistema sudafricano MeerKAT che rileva il gas idrogeno neutro. Un’altra fonte di dati è stato il telescopio Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Cile, che osserva la radiazione elettromagnetica a lunghezze d’onda di grandezza millimetrica e inferiore, al fine di rilevare i gas molecolari. «Siamo riusciti a osservare molte lunghezze d’onda per numerose galassie, così da avere una visione più completa», osserva Poggianti. Come spiega la ricercatrice, i gas galattici possono essere neutri, ionizzati o molecolari, e quindi possono trovarsi in fasi, temperature o densità diverse. «È necessario comprendere tutte le varie fasi del gas per capire il ciclo tra gas e stelle», osserva.
Come gli ammassi di galassie perdono gas
Le regioni affollate dell’universo, come gli ammassi di galassie, mostrano un processo chiamato ram pressure stripping, causato dall’interazione tra il gas caldo che riempie lo spazio tra le galassie e quello all’interno dei dischi di galassie. Queste galassie perdono il proprio gas, che viene costretto a formare lunghe code, poiché il gas caldo e denso agisce come una forte raffica di vento. Le più spettacolari sono le cosiddette galassie medusa, con lunghi tentacoli che si estendono per decine di migliaia di anni luce oltre il proprio disco. «Quando il gas viene espulso da quella galassia, può formare nuovi ammassi di stelle nella coda, dando vita a una bellissima medusa», spiega Poggianti. «Le galassie medusa sono una chiave per comprendere l’evoluzione delle galassie negli ammassi, poiché sono colte nel mezzo di una grande trasformazione.» «Abbiamo potuto studiare gli ammassi di formazione stellare nelle code con un livello di dettaglio eccezionale», racconta Poggianti. «Ogni ammasso può contenere un milione o anche dieci milioni di stelle: è come se si formasse una piccola galassia nella coda di una più grande.»
Una sorpresa nei numeri dei nuclei attivi
Al centro di ogni galassia si trova un buco nero, che nella maggior parte dei casi è dormiente, ovvero non produce grandi quantità di energia. Tuttavia, si è scoperto che un numero inaspettatamente elevato di galassie sottoposte a stripping di gas ha un nucleo galattico attivo (AGN). Durante la fase AGN, il buco nero centrale della galassia accumula materiale e produce molta energia osservabile in diverse lunghezze d’onda. «Si trovano in un momento della storia delle galassie in cui il buco nero centrale è attivo e consuma il gas circostante», aggiunge Poggianti. Il gruppo di ricerca ha scoperto che il gas espulso può causare un cambiamento nella struttura della galassia. Ad esempio, alcune galassie a spirale aprono i loro «bracci», definiti unwinding arms (bracci distesi), e possono trasformarsi da spirali in galassie lenticolari, che presentano un disco ma nessun braccio a spirale. «Questo chiarisce la connessione tra i processi che influenzano il gas e la forma della galassia», aggiunge l’autrice.
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