Scienza

Il passato violento delle galassie a disco

Una serie di recenti osservazioni spiega perché le galassie a disco, come la Via Lattea e la galassia di Andromeda, siano così comuni nell'Universo.
 

Finora, era opinione comune che le fusioni tra galassie solitamente si concludessero con la formazione di galassie ellittiche. Ora, per la prima volta, grazie ai dati raccolti da ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) e tutta una serie di altri radiotelescopi, sono state trovate le prove dirette che le galassie in fusione possano invece dare origine a delle galassie a disco, e che questo risultato sia di fatto molto comune. Questa per certi versi sorprendente conclusione potrebbe spiegare perché nell'Universo osservabile le galassie a spirale, come la nostra Via Lattea, siano molto più numerose di quelle ellittiche.

Frittelle spaziali. Un gruppo di ricerca internazionale coordinato da Junko Ueda, un ricercatore giapponese della Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), ha sorprendentemente osservato che la maggior parte delle collisioni di galassie nell'Universo vicino - a una distanza compresa tra i 40 e i 600 milioni di anni-luce dalla Terra - si conclude con la formazione di galassie a disco. Tali galassie – comprese quelle a spirale come la Via Lattea e le galassie lenticolari - sono definite da regioni di polvere e gas a forma di “frittella”, e sono distinte dalla categoria delle galassie ellittiche.

Mi fondo e cambio forma. Per molto tempo era comunemente accettato che le galassie a disco in fusione formassero, alla fine, una galassia di forma ellissoidale. Durante questi violenti incontri le galassie non solo si fondono tra di loro, ma mutano anche la loro forma nel tempo e quindi nel corso del processo cambiano tipologia.

Simulazioni al computer risalenti agli anni '70 hanno mostrato che la fusione di due galassie a disco di massa paragonabile si conclude con la formazione di una galassia ellittica. Le simulazioni, inoltre, predicono che la maggior parte delle galassie oggi siano ellittiche, in conflitto con le osservazioni che mostrano che più del 70% delle galassie che si osservano sono di fatto di forma ellissoidale. Tuttavia, simulazioni più recenti hanno suggerito che le collisioni possano anche formare galassie a disco.

30 galassie nelle fasi finali di collisione mostrano – ai falsi colori - l’emissione del monossido di carbonio. Il gas che si muove verso di noi è indicato in colore rosso, mentre quello che si allontana in blu. I contorni delle immagini, insieme alla transizione dal blu al rosso, indicano la presenza di un disco che ruota attorno al nucleo della galassia. © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/SMA/CARMA/IRAM/J. Ueda et al.

Il gas e le collisioni. Per identificare la forma finale delle galassie dopo la fusione, il gruppo ha studiato la distribuzione di gas in 37 galassie che si trovano nelle fasi finali della loro fusione. Oggetto delle osservazioni è stata l’emissione del monossido di carbonio (CO), una molecola abbondante nei dischi delle galassie e che fa anche da marcatore per le altre molecole, che ha permesso di determinare l’abbondanza di gas presente in questi oggetti frutto delle collisioni galattiche.

Questa ricerca costituisce il più grande studio di gas molecolare nelle galassie condotta fino a oggi e fornisce indicazioni uniche sulla formazione di oggetti come la Via Lattea. Questo studio rivela che il risultato finale di quasi tutte le fusioni mostra una distribuzione a forma di “frittella” del gas molecolare, e quindi si tratta di galassie a disco in formazione. Un risultato quindi in accordo con le conclusioni delle recenti simulazioni al computer.

Ciononostante, rimane molto da scoprire. Sappiamo, infatti, che la maggior parte delle galassie nell'Universo lontano mostrano una distribuzione del gas di forma a disco. Non sappiamo, però, se responsabili di questa morfologia siano le collisioni oppure se essi si siano formati dal gas freddo che gradualmente cade nella galassia. E’ probabile comunque che il meccanismo sia generale e applicabile attraverso tutta la storia dell'Universo.

23 settembre 2014 Mario Di Martino
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