A determinare quante stelle una galassia potrà produrre è la quantità di gas che essa può trattenere. Tuttavia questo gas, nel corso del tempo, viene strappato via dal fenomeno del ram pressure stripping, portando la galassia a spegnersi lentamente. Un team di ricercatori ha sfruttato i dati del radiointerferometro ALMA(Atacama Large Millimiter/submillimiter Array) per studiare la quantità di materiale che viene espulso. I risultati, combinati con quelli in luce visibile di Hubble, indicano che la galassia non viene privata di tutto il gas utile a formare nuove stelle. Una parte di esso viene riciclato, rallentando il processo di morte della galassia. Questo determina la formazione di filamenti e strutture uniche nel loro genere e altrimenti impossibili da ricreare.
“Gran parte del lavoro precedente sulle galassie spogliate dal ram pressure stripping si concentra sul materiale che viene estratto dalle galassie” spiega William Cramer, astronomo dell’Arizona State University e autore principale dello studio. “In questo nuovo lavoro vediamo del gas che invece di essere espulso dalla galassia per non tornare mai più si muove invece come un boomerang: gira in tondo e ricade sulla sua fonte.”
Il ram pressure stripping ruba il gas alle galassie
Quando le singole galassie si muovono all’interno degli ammassi di galassie, il gas caldo presente tra esse, noto come mezzo intra-ammasso, agisce come un forte vento che spinge fuori il gas contenuto al loro interno. A lungo andare, questo processo determina la morte di galassie un tempo attive. Questo è il fenomeno noto come ram pressure stripping. E’ in grado di accelerare il normale ciclo di vita delle galassie e altera la quantità di gas presente in esse, perciò è di grande interesse per comprendere a fondo l’evoluzione di queste enormi fabbriche di stelle.
Credits: H. Crowl (Yale University) e WIYN/NOAO/AURA/NSF
Non tutto il gas viene allontanato
Tuttavia, uno studio recente evidenzia che non tutto il materiale gassoso contenuto nelle galassie viene strappato via dal ram pressure stripping. Jeff Kenney, astronomo dell’Università di Yale, spiega:
Il gas deve raggiungere la velocità di fuga per poter effettivamente fuggire e non ricadere. Il re-accrescimento che stiamo vedendo crediamo provenga da nubi di gas che sono state spinte fuori dalla galassia dal ram pressure stripping e non hanno raggiunto la velocità di fuga. Quindi stanno ricadendo.
Se non si tiene conto di questo stadio nel processo di ram pressure stripping, la stima della vita di una galassia non risulta del tutto corretta. Infatti, se parte del gas che viene strappato via torna nella galassia e può ancora far nascere stelle, non deve essere sommato a quello che invece viene perso a causa dell’azione del mezzo inter-ammasso. Quindi riuscire a comprendere a fondo il fenomeno potrà garantire stime molto più accurate del ciclo di vita delle galassie.
Il particolare caso di NGC4921: dove il gas viene strappato e riciclato
Il nuovo studio si concentra su NGC4921, una galassia a spirale barrata e la più grande galassia a spirale nell’Ammasso della Chioma (Coma Cluster in inglese). E’ situata a circa 320 milioni di anni luce dalla Terra, nella costellazione della Coma Berenices. NGC 4921 è particolarmente interessante per studiare gli effetti del ram pressure stripping, perché in essa ci sono prove sia dell’azione del processo sia delle sue conseguenze.
In NGC4921 il ram pressure stripping è semplice da identificare. Sul lato della galassia dove si sta verificando sono presenti molte giovani stelle blu. I dati indicano che il fenomeno ha creato una linea forte e visibile tra la zona in cui esiste ancora materiale nella galassia e quella in cui non c’è nessun gas. “Pensiamo che quella parte della galassia sia stata quasi completamente ripulita dal ram pressure stripping” afferma Kenney.
Dal re-accrescimento si formano strutture filamentose molto massive
La maggior parte del gas molecolare nelle galassie è sottoforma di Idrogeno molecolare, molto difficile da osservare direttamente. Per questo per studiare il gas si sfrutta il monossido di carbonio, molto più semplice da osservare. Utilizzando il Band 6 receiver di ALMA gli scienziati hanno risolto il monossido di carbonio in NGC4921 per poter vedere sia le aree della galassia prive di gas, sia quelle in cui il gas si sta re-accrescendo. I risultati hanno svelato interessanti strutture filamentose, probabilmente create durante lo spostamento del gas. Le osservazioni hanno rivelato che la loro massa è molto elevata. E che trattengono il materiale più saldamente di quanto faccia il resto del mezzo interstellare della galassia.
“Nel caso di NGC 4921 hanno una sorprendente somiglianza con la famosa nebulosa dei Pilastri della Creazione, anche se su una scala molto più massiccia” spiega Cramer. “Pensiamo che siano supportati da campi magnetici che impediscono loro di essere strappati via con il resto del gas”.
Quanto materiale viene riutilizzato?
Lo studio rappresenta una grande svolta nello studio delle fasi finali di vita delle galassie. Tuttavia si tratta solo di un punto di partenza, perché di galassie ce ne sono ancora molte da osservare.
“Se vogliamo prevedere il tasso di morte delle galassie e il tasso di natalità di nuove stelle, dobbiamo capire se e quanto del materiale che forma le stelle, originariamente perso a causa del ram pressure stripping, viene effettivamente riciclato” afferma Cramer. “Queste osservazioni riguardano solo un quadrante di NGC 4921. Probabilmente c’è ancora più gas che ricade in altri quadranti. Abbiamo bisogno di più osservazioni per quantificarlo. E capire quante nuove stelle si formano di conseguenza”.
Non resta altro che sfruttare il più possibile ALMA, Hubble e i futuri telescopi, come lo Square Kilometre Array o il James Webb Telescope, per andare ancora più a fondo di questo affascinante fenomeno. E delle sue implicazioni e conseguenze.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, può essere trovato qui.
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