'PRIMI PASSI' DEL MERGING DI GALASSIE PRIMORDIALI

Una ‘centrale elettrica’ cosmica

Si trova nel bel mezzo di tre galassie giovani, ad una distanza di oltre 12,5 miliardi di anni-luce nella direzione della costellazione del Sestante. Questa galassia, nota con la sigla AzTEC-3, potrebbe rappresentare assieme alle sue compagne più 'tranquille' la miglior evidenza del modello denominato merging gerarchico secondo cui le galassie più grandi si formano dalla fusione di quelle più piccole.

Un proto ammasso di galassie. E’ quello ipotizzato in uno studio su Astrophysical Journal da un team internazionale di astronomi che hanno sfruttato l’elevata sensibilità e potere esplorativo dell’osservatorio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Il radiotelescopio submillimetrico dell’ESO ha permesso di ottenere dati estremamente accurati sulla distribuzione del gas nelle regioni di formazione stellare relativamente a tre membri di un ammasso di galassie giovane e distante. “Questo particolare gruppo di galassie rappresenta una importante pietra miliare nell’evoluzione dell’Universo poiché stiamo osservando la formazione di un ammasso primordiale di galassie”, spiega Dominik Riechers, astronomo presso la Cornell University e autore dello studio pubblicato su Astrophysical Journal. “Inoltre, i nostri dati suggeriscono che AzTEC-3 è un oggetto molto compatto, estremamente attivo che sta formando nuove stelle vicino al suo limite teorico. Forse, si tratta della fase più violenta della sua evoluzione che sta determinando un livello di attività di formazione stellare molto rara per essere osservata ad un’epoca molto antica della storia cosmica”.

I dati di ALMA indicano che ogni giorno AzTEC-3 sforna stelle ad un ritmo così vertiginoso che può essere paragonabile a quello della Via Lattea nel corso di un intero anno. In più, i ricercatori hanno calcolato che esso supera il tasso limite previsto per le galassie normali di circa un fattore 100, mentre le tre galassie vicine, più piccole e più normali, formano stelle ad un ritmo relativamente modesto e costante.

Illustrazione artistica dell’ammasso primordiale di galassie osservato da ALMA. L’immagine mostra al centro la galassia starburst AzTEC-3 assieme alle sue galassie vicine. Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Quando si osservano le regioni più remote dell’Universo, questo tipo di galassie distanti, dette starburst, generano stelle ad un ritmo mostruoso a causa dell’enorme quantità di materiale che essi assorbono dai continui processi di formazione stellare e dai processi di merging con altre galassie giovani. Nel corso di miliardi di anni, i processi di fusione continuano finchè alla fine si formano strutture più grandi che oggi possiamo ammirare sotto forma di galassie o ammassi di galassie. Mentre l’evidenza di un processo di formazione gerarchica è stata desunta osservando il raggruppamento delle galassie, i nuovi dati di ALMA mostrano per la prima volta un quadro ancora più chiaro che ci fotografa i ‘primi passi’ del processo di merging all’epoca in cui l’Universo aveva una età di circa un miliardo di anni. “Uno degli obiettivi principali di ALMA è lo studio molto accurato delle galassie nel corso del tempo cosmico”, afferma Chris Carilli, un astronomo del NRAO (National Radio Astronomy Observatory) a Socorro, nel New Mexico e co-autore dell’articolo. “Queste osservazioni ci aiutano a mettere insieme i tasselli di un puzzle poiché ci forniscono preziosi indizi sulle primissime fasi di un merger galattico nell’Universo primordiale”.

L’immagine mostra i dati del telescopio Subaru combinati con quelli di ALMA della regione AzTEC-3. Le zone cerchiate individuano i membri dell’ammasso, che sono stati identificati precedentemente da Subaru. I dati di ALMA sono evidenziati con le frecce. Credit: Subaru/NASA/JPL, P. Capak (SSC/Caltech); ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

AzTEC-3, il cui nome deriva dalla camera AzTEC installata presso il James Clerk Maxwell Telescope, situato a Mauna Kea nelle Hawaii, viene altresì chiamata dagli astronomi con il termine “galassia sub-millimetrica” in quanto è abbastanza brillante in questa regione dello spettro elettromagnetico e risulta sostanzialmente debole alle lunghezze d’onda del visibile e dell’infrarosso. Ciò è dovuto al fatto che la luce stellare viene assorbita dalla polvere interstellare per poi essere riemessa dalla stessa polvere nel lontano infrarosso. Successivamente, man mano che la luce si propaga nello spazio, la lunghezza d’onda della radiazione emessa nell’infrarosso diventa più lunga a causa dell’espansione dell’Universo, perciò prima di arrivare agli strumenti a Terra essa si sposta verso la regione sub-millimetrica/millimetrica dello spettro elettromagnetico.

Un altro dato importante che emerge da questo studio è che AzTEC-3 mostra una rotazione molto bassa del gas e della polvere il che suggerisce che qualche evento abbia perturbato il suo moto, una forte indicazione di una recente fusione galattica. Gli astronomi ritengono, infine, che AzTEC-3 e le altre galassie vicine facciano parte dello stesso sistema anche se non sono ancora legate gravitazionalmente per formare un vero e proprio ammasso.

The Astrophysical Journal: Dominik A. Riechers, Christopher L. Carilli, Peter L. Capak, Nicholas Z. Scoville, Vernesa Smolčić, Eva Schinnerer, Min Yun, Pierre Cox, Frank Bertoldi, Alexander Karim, and Lin Yan4 – ALMA Imaging of Gas and Dust in a Galaxy Protocluster at Redshift 5.3: [C II] Emission in “Typical” Galaxies and Dusty Starbursts 1 Billion Years after the Big Bang

arXiv: ALMA Imaging of Gas and Dust in a Galaxy Protocluster at Redshift 5.3: [CII] Emission in “Typical” Galaxies and Dusty Starbursts ~1 Billion Years after the Big Bang