ELUSIVI MA PRECISI CRONOMETRI GALATTICI

La storia turbolenta delle galassie, in un disco

Due studi guidati da astronomi italiani con osservazioni da terra e dallo spazio hanno permesso di misurare l'età delle stelle che compongono i dischi nucleari al centro delle galassie, da cui si può dedurre da quanto tempo una galassia sta evolvendo in tranquillità. I risultati saranno pubblicati sul prossimo numero di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Il nucleo della galassia NGC 1023, distante circa 36 milioni di anni luce, è vecchio di almeno 12 miliardi di anni ma contiene un piccolo disco di stelle che si sono formate circa 3 miliardi di anni fa. Crediti: NASA

Il nucleo della galassia NGC 1023, distante circa 36 milioni di anni luce, è vecchio almeno 12 miliardi di anni ma contiene un piccolo disco di stelle che si sono formate circa 3 miliardi di anni fa. Crediti: NASA

All’interno di molte galassie spesso si trova un piccolo disco di stelle, che ruotano rapidamente attorno al centro galattico. L’aggettivo ‘piccolo’ è sempre relativo quando si parla di strutture cosmiche: stiamo infatti parlando di gruppi che contano alcune decine di milioni di stelle distribuite in una regione circolare con un diametro tipicamente inferiore ai mille anni luce. Per la loro estensione, questi dischi possono quindi essere identificati solamente nelle galassie più vicine a noi e – per ora – grazie all’alta definizione delle immagini ottenute con il telescopio spaziale Hubble. Gli astronomi ritengono che i dischi nucleari si siano formati da gas proveniente da regioni periferiche della galassia, o da gas strappato a un’altra galassia, durante un suo passaggio ravvicinato o, peggio, uno scontro tra galassie. Il gas, ‘destabilizzato’ da queste interazioni di tipo gravitazionale, spiraleggia verso il centro della galassia e si dispone in un disco. Al suo interno possono poi crearsi le condizioni per addensarsi localmente e trasformarsi in nuove stelle. Per questo motivo ci si aspetta che le stelle dei dischi nucleari siano più giovani di quelle delle galassie che li ospitano.

Ma quanto? Una risposta a questa domanda è riuscito a darla per la prima volta un gruppo internazionale di astronomi, tra cui numerosi italiani, che sono riusciti a determinare l’epoca di formazione dei dischi nucleari delle galassie NGC 1023 e NGC 4458, grazie all’analisi degli spettri stellari ottenuti con il Very Large Telescope dell’European Southern Observatory e il Grande Telescopio Azimutale dell’Accademia Russa delle Scienze. Come discusso in due articoli in uscita sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le stelle del disco nucleare al centro della galassia lenticolare NGC 1023 si sono formate 3 miliardi di anni fa, mentre quelle che si trovano nel disco nucleare della galassia ellittica NGC 4458 sono più vecchie di 6 miliardi di anni. In entrambi i casi, come previsto, le stelle della galassia che avvolgono il disco nucleare sono molto più vecchie, avendo almeno 12 miliardi di anni.

«Finalmente abbiamo messo a punto la tecnica che ci permette di separare le proprietà dei dischi nucleari da quelle delle galassie ospiti» commenta Marc Sarzi, ricercatore della University of Hertfordshire in Inghilterra «e adesso, viste le differenze tra NGC 1023 e NGC 4458, siamo curiosi di studiare in dettaglio quanti più oggetti possibile anche per indagare i meccanismi che regolano la crescita delle galassie attraverso la fusione con altre galassie».

Infatti, stando alle teorie attuali che spiegano la formazione delle galassie, gli oggetti più grandi sarebbero nati dall’aggregazione di sistemi più piccoli. Del resto sono numerose le evidenze a favore dell’idea che le galassie siano sistemi in continua interazione che vengono plasmati nel corso del tempo da incontri e fusioni con altre galassie. Conoscere l’età delle stelle dei dischi nucleari è importante proprio perché rivela quanto convulsa sia stata la storia delle galassie in cui li osserviamo.

«Quando due galassie si scontrano, i dischi nucleari si disgregano e non sopravvivono all’impatto» chiarisce Massimo Dotti, ricercatore dell’Università di Milano-Bicocca e associato INAF, che ha realizzato una serie di simulazioni numeriche per studiare in dettaglio gli effetti che le interazioni tra galassie hanno sui dischi nucleari. «È proprio questa fragilità a trasformare i dischi nucleari in precisi cronometri galattici, poiché l’età delle loro stelle ci dice da quanto tempo la galassia non subisce un evento catastrofico di fusione con un’altra galassia» aggiunge Enrico Maria Corsini, professore associato dell’Università di Padova e associato INAF. «Ora si tratta di verificare se veramente i dischi nucleari più giovani si trovano nelle galassie che hanno subito più fusioni di tutte, cioè quelle più grandi e massicce».

Per saperne di più:

  • leggi l’articolo The young nuclear stellar disc in the SB0 galaxy NGC 1023 di E. M. Corsini et al. in pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
  • leggi l’articolo Nuclear discs as clocks for the assembly history of early-type galaxies: the case of NGC 4458 di M. Sarzi et al. in pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society