L’ORIGINE DELLE GALASSIE ELLITTICHE COMPATTE

Le galassie pigre e ingorde

Un gruppo di astronomi guidato dall’istituto Niels Bohr di Copenhagen ha sciolto il mistero della formazione delle galassie ellittiche giganti, che si sono evolute a partire dalle più antiche ellittiche compatte. La chiave sta nell’esaurimento, 11 miliardi di anni fa, delle riserve di gas per la formazione di nuove stelle. I risultati dello studio su Astrophysical Journal.

Una galassia a spirale (a destra) che collide con una galassia ellittica (a sinistra), dando il via alla formazione stellare. Crediti: X-ray: NASA/CXC/MIT/S.Rappaport et al, Optical: NASA/STScI

Una galassia a spirale (a destra) che collide con una galassia ellittica (a sinistra), dando il via alla formazione stellare. Crediti: X-ray: NASA/CXC/MIT/S.Rappaport et al, Optical: NASA/STScI

Galassie ellittiche, a spirale, nane, galassie giovani e galassie antiche, piccole o immense: il cielo ospita una grande varietà di questi ammassi di stelle, nubi di gas e polveri, e il loro studio affascina gli astronomi da anni.

Ma ci sono misteri sulla formazione di alcune galassie ancora oggi irrisolti. Uno di questi riguardava le galassie ellittiche compatte, che sono letteralmente entrate in sciopero la bellezza di 11 miliardi di anni fa. Che cosa significa? Semplicemente che hanno smesso di fare il loro lavoro, produrre stelle.

L’evoluzione di queste galassie è molto particolare: quando l’universo aveva solo tre miliardi di anni – quindi meno di un quarto dell’età attuale, che è di circa 13.8 miliardi – sono esplose e hanno cessato la loro formazione stellare. Negli ultimi dieci anni gli astronomi si sono chiesti il motivo di questo strano comportamento, ma non erano ancora riusciti a venirne a capo.

Fino a oggi. Un recente studio pubblicato pochi giorni fa su Astrophysical Journal ha sciolto il mistero delle galassie pigre: hanno smesso di produrre stelle perché hanno iniziato a “mangiare” le loro riserve di gas.

Anche ingorde, quindi, perché come hanno dimostrato gli astronomi le compatte ellittiche hanno voracemente consumato tutte le riserve di gas disponibili per la formazione stellare, fino al punto da non poter creare più nuove stelle.

Ma il banchetto spaziale non è finito qui: dopo aver finito il gas, le galassie hanno cannibalizzato alcune galassie più piccole, fino a costituire l’attuale forma di ellittiche giganti. Che oggi è decisamente affollata: le galassie esplose hanno una densità di stelle da 10 a 100 volte superiore rispetto ad altre galassie ellittiche formate più recentemente attraverso un percorso evolutivo diverso.

L’evoluzione delle galassie ellittiche giganti in circa 13 miliardi di anni. Crediti: NASA, ESA, S. Toft (Niels Bohr Institute), A. Feild (STScI)

L’evoluzione delle galassie ellittiche giganti in circa 13 miliardi di anni. Crediti: NASA, ESA, S. Toft (Niels Bohr Institute), A. Feild (STScI)

I dati sono stati raccolti grazie ai telescopi spaziali Hubble della NASA e Herschel dell’ESA, che hanno permesso per la prima volta di costruire un’immagine spettroscopica dettagliata di queste galassie ultra compatte.

Supportata anche dal telescopio spaziale della NASA Spritzer e da diversi altri telescopi terrestri, come il Subaru delle Hawaii, la ricerca fornisce così un chiaro disegno della formazione di quelle che sono le più massive galassie ellittiche oggi conosciute.

“Abbiamo finalmente mostrato l’origine di queste galassie, spiegando come e quando è successo” ha commentato Sune Toft, che ha diretto lo studio al Dark Cosmology Center dell’Istituto Niels Bohr di Copenhagen. “Era il pezzo mancante per capire come le galassie compatte di un tempo si sono evolute nelle ellittiche giganti di oggi”.

L’immagine spettroscopica ottenuta dai ricercatori parte dalla luce ottica fino ad arrivare a lunghezze d’onda submillimetriche: ha fornito così informazioni preziose sulle dimensioni, le distanze, le masse stellari, le velocità di formazione e il contenuto di polveri delle galassie compatte come dovevano apparire ai primi stadi della loro evoluzione.

E così è stato scoperto che la fase di produzione stellare prima che la riserva di gas si esaurisse e le galassie smettessero di lavorare è durata decisamente poco, circa 40 milioni di anni. Neanche il tempo della pensione, per i tempi spaziali.

Per saperne di più:

Leggi l’articolo “Sub-millimeter galaxies as progenitors of compact quiescent galaxies” di S. Toft et al. nella versione pre-pubblicata su Arxiv.