Comunicato Stampa

Le Galassie Crescono Gentilmente

13 Ottobre 2010

Nuove osservazioni con il Very Large Telescope hanno per la prima volta fornito una prova diretta che le galassie giovani possono crescere “ingerendo” il freddo gas che le circonda e di utilizzarlo come combustibile per la formazione di molte nuove stelle. Capire come le galassie siano cresciute fino a diventare molto più massicce nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang è uno dei più dibattuti quesiti dell’astrofisica moderna. I risultati saranno pubblicati sul numero di Nature del 14 ottobre.

L'Universo aveva meno di un miliardo di anni quando le prime galassie si sono formate ed erano molto più piccole rispetto ai sistemi giganti, come la nostra Via Lattea, che vediamo oggi. In qualche modo sono cresciute durante l’evoluzione dell'Universo. Le galassie spesso si scontrano e si fondono per formare sistemi più grandi e questo processo è sicuramente un meccanismo di crescita importante. Tuttavia, è stato ipotizzato un ulteriore processo più delicato.

Un team di astronomi europeo ha utilizzato il Very Large Telescope per testare questa idea profondamente diversa - che le galassie giovani possono crescere anche aspirando filamenti gassosi di idrogeno ed elio freddi che riempivano l’Universo primordiale e formando nuove stelle da questo materiale primitivo. Proprio come una società commerciale può espandersi grazie ad una fusione con altre società, o assumendo più personale, le galassie giovani potrebbero forse crescere anche in due modi diversi – o con la fusione con altre galassie o per accrescimento di materiale.

Il responsabile del team, Giovanni Cresci (INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri) dice: "I nuovi risultati dal VLT sono la prima prova diretta che l'acquisizione di gas primordiale, senza la necessità di importanti fusioni violente, sia realmente avvenuta e sia stata sufficiente per alimentare  una vigorosa formazione stellare e la crescita di galassie massicce nell’Universo giovane. Questo processo è ancora in corso nelle galassie intorno a noi ". La scoperta avrà un grande impatto sulla nostra comprensione dell'evoluzione dell'Universo dal Big Bang ai giorni nostri. Molte teorie sulla formazione delle galassie e sulla loro evoluzione potrebbero dover essere riscritte.

Il gruppo ha iniziato lo studio selezionando tre galassie molto distanti, per vedere se potevano trovare le prove del flusso del gas primordiale dallo spazio circostante e la conseguente formazione di nuove stelle. Sono stati molto attenti a fare in modo che le loro galassie campione non fossero disturbate dalle interazioni con altre galassie. Quelle selezionate sono dotate di dischi rotanti molto regolari, simili alla nostra Via Lattea, e sono stati osservati circa due miliardi di anni dopo il Big Bang, ad un redshift pari a circa tre.

Nelle galassie visibili nell’Universo attuale gli elementi pesanti [1] sono più abbondanti vicino al centro. Ma quando il team di Cresci ha mappato le galassie da loro selezionate con lo strumento SINFONI del VLT dell'ESO [2] sono stati sorpresi di vedere la situazione opposta - in tutti e tre i casi c’era una regione delle galassie, vicina al centro, con ridotta concentrazione di elementi pesanti e tuttavia con una vigorosa attività di formazione stellare. Questa è stata la classica “pistola fumante” che ha fornito la migliore evidenza di come le galassie giovani si accrescano acquisendo gas primordiale e usandolo per formare nuove generazioni di stelle.

Così conclude Cresci: "Questo studio è stato possibile solo grazie alle eccezionali prestazioni dello strumento SINFONI al VLT. Ha aperto una nuova finestra che ci permette di studiare le proprietà chimiche di galassie molto distanti. SINFONI fornisce informazioni non solo nelle due dimensioni spaziali, ma anche nella terza dimensione, quella spettrale, che ci permette di vedere i movimenti interni dentro le galassie e studiare la composizione chimica del gas interstellare. "

Note

[1] Il gas che permeava l'Universo primordiale era quasi tutto idrogeno ed elio. Le prime generazioni di stelle hanno trasformato questo materiale primitivo per creare elementi più pesanti come ossigeno, azoto e carbonio con processi di fusione nucleare. Quando questo materiale è stato successivamente espulso nello spazio dai venti intensi di particelle provenienti dalle stelle giovani e dalle esplosioni delle supernovae, la quantità di elementi pesanti nella galassia è gradualmente aumentata. Gli astronomi si riferiscono a elementi diversi da idrogeno ed elio come "elementi pesanti".

[2] Separando con cura la debole luce proveniente da una galassia nei colori dei suoi componenti con potenti telescopi e spettrometri, gli astronomi possono identificare le impronte digitali di diverse sostanze chimiche in galassie remote, e misurare la quantità di elementi pesanti presenti.
Con lo strumento SINFONI al VLT, gli astronomi possono ottenere di più  - possono fare una mappa che mostra la quantità di elementi pesanti presenti in diverse parti della galassia. Essi possono anche determinare dove, nelle galassie, la formazione stellare si stia verificando più vigorosamente.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è stata presentata in un articolo “Gas accretion in distant galaxies as the origin of chemical abundance gradients”, di Cresci e altri che apparirà su Nature il 14 ottobre 2010.

Il team è composto G. Cresci (INAF- Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italy), F. Mannucci (INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italy), R. Maiolino (INAF - Osservatorio Astronomico di Roma, Italy), A. Marconi (Universitá di Firenze, Italy), A. Gnerucci (Universitá di Firenze, Italy) e L. Magrini (INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italy).

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 14 paesi: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Olanda, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera e Gran Bretagna. L’ESO mette in atto un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strutture astronomiche da terra che consentano agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo preminente nel promuovere e organizzare cooperazione nella ricerca astronomica. L’ ESO gestisce tre siti unici di livello mondiale in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope, l’osservatorio astronomico nella banda visibile più d’avanguardia al mondo. L’ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO sta pianificando al momento un Telescopio Europeo Estremamente Grande ottico/vicino-infrarosso di 42 metri, l’E-ELT, che diventerà “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo”.

Links

Articolo sulla ricerca: l'articolo su Nature

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