12 Gen 2021 La Formazione delle Polveri nelle Antiche Galassie
Un team internazionale di ricercatori ha utilizzato il telescopio ALMA per osservare 300 galassie dell’Universo remoto, dimostrando che parte delle polveri cosmiche che le compongono è stata prodotta attraverso collisioni di particelle nell’ambiente gassoso ricco di metalli attorno alle stelle massicce. Lo studio offre un nuovo approccio per indagare sull’evoluzione delle galassie primordiali.
Due miliardi di anni dopo il Big Bang l’Universo era ancora molto giovane, eppure si erano già formate migliaia di galassie ricche di stelle e polveri. Uno studio internazionale guidato dalla Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, pubblicato su Astronomy&Astrophysics, fornisce un nuovo approccio per far luce su questa precoce evoluzione delle giovani galassie. Gli scienziati hanno combinato metodi osservativi e teorici per identificare i processi fisici alla base della crescita delle galassie, scoprendo che il rapido aumento della quantità di polveri cosmiche nell’Universo remoto fu provocato da un’elevata concentrazione di metalli nelle nubi gassose.
Sin dalla loro scoperta, avvenuta oltre vent’anni fa, le galassie molto distanti e massicce in grado di formare stelle a un tasso prodigioso hanno rappresentato una vera sfida per gli astronomi. “Da un lato, sono difficili da individuare perché risiedono in regioni dense dell’Universo distante e contengono particelle di polveri che assorbono gran parte della luce ottica irradiata dalle giovani stelle”, spiega Darko Donevski. “Dall’altro, molte di queste ‘giganti’ polverose si sono formate quando l’Universo era molto giovane, talora quando aveva meno di un miliardo di anni, e gli scienziati si sono domandati in che modo possa essersi formata in così breve tempo una tale mole di polveri”.
Attualmente, il telescopio cileno Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) è in grado di rilevare la luce infrarossa che penetra la cortina di nubi polverose, rivelando la presenza di nuove stelle in formazione. Tuttavia, l’origine di questa enorme quantità di polveri nel giovane Universo era rimasta un mistero. “Per molti anni gli scienziati hanno pensato che la produzione di polveri cosmiche fosse dovuta esclusivamente alle esplosioni di supernova. Ma studi teorici recenti suggeriscono che la polvere possa aumentare anche grazie a collisioni di particelle nel gas freddo e ricco di metalli di cui sono piene le galassie”, spiegano i ricercatori.
Il team ha preso in esame 300 galassie polverose distanti, al fine di dedurre le loro proprietà fisiche analizzando la distribuzione di energia spettrale. “Abbiamo scoperto una gran quantità di massa in polveri in buona parte delle galassie. Le nostre stime dimostrano che le esplosioni di supernova non possono essere responsabili di tutta la polvere, ma che una parte deve essere stata prodotta attraverso collisioni di particelle nell’ambiente gassoso ricco di metalli attorno alle stelle massicce, come supposto in precedenza da modelli teorici”, spiega Donevski. “È la prima volta che i dati osservativi supportano l’esistenza di entrambi i meccanismi di produzione”.
Gli scienziati hanno anche tenuto in conto il rapporto in massa tra stelle e polveri nel corso del tempo, per studiare con quale efficienza le galassie creano e distruggono la polvere durante la loro evoluzione. “Questo ci ha permesso di identificare il ciclo di vita della polvere in due differenti popolazioni di galassie: le galassie normali, di “sequenza principale”, che evolvono lentamente, e le galassie che evolvono in maniera più estrema, più rapidamente, le cosiddette starburst”, afferma Lara Pantoni, che ha sviluppato il modello analitico utilizzato per interpretare i dati. “È interessante il fatto di aver dimostrato che, a dispetto della loro distanza, massa stellare o dimensione, le galassie compatte starburst hanno sempre un rapporto in massa tra polvere e stelle più elevato rispetto a quello delle galassie normali”. Per valutare le scoperte osservative, il team ha confrontato i dati con simulazioni d’avanguardia, utilizzando SIMBA, un nuovo programma che simula la formazione e l’evoluzione di milioni di galassie dall’inizio dell’Universo sino ad oggi.
“Il nostro studio dimostra che la produzione di polvere nelle galassie è dominata da una crescita molto rapida di particelle grazie alle loro collisioni con il gas. Questo fornisce la prima prova evidente che la formazione di polveri avviene durante la morte delle stelle, ma anche nello spazio tra le stelle massicce, come previsto da studi teorici”, conclude Donevski. “Lo studio offre inoltre un nuovo approccio per investigare sull’evoluzione degli oggetti massicci nell’Universo remoto, che potrà essere testato con futuri telescopi spaziali come il James Webb”.
Nell’immagine rappresentazione artistica della galassia MACS0416_Y1. Le nubi di gas e polveri sono illuminate dalla luce stellare.
Credit: National Astronomical Observatory of Japan
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/sisd-utd011121.php
Related posts:
Intensa attività nel centro galattico 6 milioni di anni fa
Antiche galassie ancora attive
L’inattesa distribuzione omogenea della materia oscura
Un Acceleratore di Particelle Cosmico
Oggetti di dimensione planetaria scagliati dal buco nero della Via Lattea
Gas in Fuga dalla Galassia dello Scultore?
L’Universo Oscuro nel Centro Galattico
Le galassie più luminose
Allineamenti Galattici Primordiali
La Forma delle Galassie
Il Campo Magnetico di una Galassia Remota
La Struttura di un Nucleo Galattico Attivo
Lungo le Intricate Superstrade della Rete Cosmica
Un Anello di Einstein per Confermare Einstein
La Lenta Morte della Piccola Nube
La Morte Inesorabile di una Spirale
L’Infanzia Svelata della Via Lattea
La Nascita di un Mega-Ammasso di Galassie
L’Eruzione Preistorica di Sagittarius A*
La Galassia che Illuminò l’Oscurità Primordiale