Uno studio sull'ammasso della Vergine indaga sul motivo dello "spegnimento delle galassie"

Uno dei molti misteri irrisolti in ambito astrofisico riguarda il responsabile dello spegnimento delle galassie. Cosa succede a un certo punto della loro evoluzione per indurle a smettere di formare stelle? Cosa ferma la loro produzione in un intervallo di tempo a volte anche piuttosto breve? Una recente ricerca effettuata con l’aiuto del radiointerferometro ALMA (Atacama Large Millimiter/Submillimiter Array) ha analizzato nel dettaglio un campione di galassie nel grande ammasso galattico della Vergine, a 65 milioni di anni luce dalla Terra. Grazie ad ALMA, i ricercatori sono riusciti a effettuare la più grande indagine in alta risoluzione del combustibile che permette alle galassie di formare nuove stelle.

Tutto questo è stato fatto all’interno di VERTICO, Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey, progetto con il proposito di comprendere l’evoluzione del tasso di formazione stellare nelle galassie. “Sappiamo che le galassie vengono uccise dal loro ambiente, e vogliamo sapere perché” ha affermato Toby Brown del National Research Council of Canada, autore principale dello studio. “Ciò che VERTICO rivela meglio che mai è quali processi fisici influenzano il gas molecolare e come determinano la vita e la morte della galassia“.

L’ambiente estremo di un ammasso di galassie

Sappiamo che le galassie sono enormi raccoglitori di stelle. La nascita, l’evoluzione nel tempo e la morte di una galassia sono influenzate dalla loro posizione nell’Universo, dall’ambiente circostante e dalle interazioni con esso. In particolare, un ammasso di galassie è caratterizzato da uno degli ambienti più “estremi” dell’Universo. Questo perché la presenza di diverse galassie molto vicine le une alle altre crea dei meccanismi interni d’instabilità reciproca che non sono da sottovalutare nel considerare la loro evoluzione. Ecco perché gli ammassi sono particolarmente interessanti per i ricercatori.

NGC4254 — La galassia a spirale NGC 4254 è tra le migliaia di galassie che vivono e muoiono a causa dei processi fisici estremi nell’ammasso della Vergine. La galassia è vista qui in radio da ALMA con gas molecolare in rosso/arancione e ottica da Hubble Space Telescope con stelle in bianco/blu. Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello

L’ammasso della Vergine: un “cimitero” di galassie

L’ammasso galattico più vicino al Local Group, di cui fa parte la nostra Via Lattea, è l’ammasso della Vergine. Le sue dimensioni e la vicinanza delle sue galassie lo rendono oggetto d’interesse per le osservazioni riguardanti l’evoluzione e l’interazione tra le galassie. “L’ammasso della Vergine è la regione più estrema dell’Universo locale, piena di plasma di milioni di gradi, velocità galattiche estreme, interazioni violente tra le galassie e l’ambiente circostante. E, di conseguenza, è come un “cimitero” di galassie” afferma Brown.

Allo stesso tempo, l’ammasso della Vertine sembra essere insolito. “Infatti presenta una popolazione relativamente ampia di galassie che stanno ancora formando stelle” considera Christine Wilson, Distinguished University Professor presso la McMaster University e co-investigatore principale del progetto VERTICO. “Molti ammassi di galassie nell’Universo sono dominati da galassie rosse con poco gas e formazione stellare”. Questo significa che, a maggior ragione, studiare l’ammasso della Vergine è utile a capire chi sia il responsabile del quenching, ovvero dello spegnimento della produzione di stelle nelle galassie.

L’interessante survey del progetto VERTICO

Il progetto VERTICO ha osservato i giacimenti di gas di 51 galassie nell’ammasso della Vergine in alta risoluzione. I risultati hanno rivelato un ambiente così estremo e inospitale da poter impedire a intere galassie di formare stelle, in un processo noto come estinzione delle galassie.

Brown spiega:

Uno dei meccanismi esterni più spettacolari e violenti che possono arrestare la formazione stellare nelle galassie sembra essere lo stripping del gas. Si verifica quando le galassie si muovono così velocemente attraverso il plasma caldo nell’ammasso, che grandi quantità di gas molecolare freddo vengono strappate via dalla galassia, come se il gas venisse spazzato via da un’enorme scopa cosmica. L’alta qualità delle osservazioni di VERTICO ci consente di vedere e comprendere meglio tali meccanismi.

VERTICO survey — Il sondaggio VERTICO ha osservato i giacimenti di gas in 51 galassie nel vicino ammasso della Vergine. Ha così scoperto che l’ambiente estremo nell’ammasso stava spegnendo le galassie, derubandole del loro combustibile per la formazione delle stelle. In questa immagine composita, le osservazioni della lunghezza d’onda radio di ALMA dei dischi di gas molecolare delle galassie VERTICO sono ingrandite di un fattore 20. Sono sovrapposte all’immagine a raggi X del plasma caldo all’interno dell’ammasso Vergine. Credits: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello, Bohringer et al.

Come muore un ammasso di galassie?

Il progetto VERTICO è stato aiutato dal ricevitore Band 6 di ALMA sviluppato presso il Central Development Laboratory (CDL) del National Radio Astronomy Observatory. Tale ricevitore fornisce alta sensibilità e alta risoluzione, riducendo al minimo il tempo di osservazione richiesto.

Questo ha portato alla raccolta di una quantità significativa di dati, che potrebbero contenere gli indizi necessari per risolvere i restanti misteri sull’impatto degli ambienti sulle galassie e, di conseguenza, su come esse muoiono. Molte sono le domande in lista sull’ambiente extra-galattico e le conseguenze del plasma caldo che lo abita, ma VERTICO sembra particolarmente adatto a rispondere presto a tutte.

Lo studio completo, il primo del progetto VERTICO, è disponibile qui.

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