SMONTANDO LE GALASSIE DI ABELL 1689

Lezioni di piano fondamentale

Gli sferoidi al centro delle galassie lenticolari e a spirale assomigliano a piccole galassie ellittiche. Lo ha scoperto un team internazionale guidato da Elena Dalla Bontà, astronoma all’Università di Padova e associata Inaf. Il risultato è pubblicato su Mnras

L’ammasso di galassie Abell 1689 è ricco di galassie ellittiche, lenticolari e a spirale e dista oltre due miliardi di anni luce. Crediti: Nasa, Esa, Hubble Heritage Team (Stsci/Aura)

Più della metà delle stelle dell’universo sono contenute nelle galassie ellittiche. La luminosità, le dimensioni, la massa, il contenuto di stelle, gas e polveri sono alcune delle proprietà che gli astronomi studiano per cercare di spiegare la grande varietà di queste galassie, che spaziano dalle ellittiche nane – come quelle che orbitano attorno alla Via Lattea e contano solo qualche decina di milioni di stelle – fino alle ellittiche supergiganti, che si trovano al centro degli ammassi e possiedono decine di migliaia di miliardi di stelle. Molte di queste proprietà sono correlate tra di loro: per esempio, le galassie di maggiori dimensioni sono anche quelle più luminose, dal momento che contengono più stelle.

Proprio per le galassie ellittiche esiste un legame molto stretto tra i valori del raggio efficace, della brillanza superficiale media entro il raggio efficace e della dispersione di velocità centrale. Se rappresentiamo le galassie attraverso questi parametri, allora si trova che esse si dispongono su di un piano e per questo motivo la relazione prende il nome di piano fondamentale delle galassie. Si tratta di una relazione particolarmente utile, in quanto permette di misurare la distanza delle galassie, di studiarne la struttura e di tracciarne l’evoluzione in funzione del tempo cosmico.

Il raggio efficace è il raggio entro cui viene emessa metà della luce della galassia e ci dà un’idea di quanto essa sia grande. La brillanza superficiale media entro il raggio efficace corrisponde alla densità media della luce della galassia e ci dice quanto le sue stelle siano concentrate verso il centro. Infine, la dispersione di velocità delle stelle è tanto maggiore quanto più rapidamente esse si muovono attorno al centro della galassia. I primi due parametri descrivono la distribuzione delle stelle e vengono ricavati dall’analisi delle immagini, mentre il terzo, che riguarda il moto delle stelle, si deriva dalla misura dello spettro delle galassie. Ognuno di questi tre parametri può essere calcolato a partire dagli altri due una volta che sia stata determinata la relazione che li lega. Ad esempio, misurando la brillanza superficiale media e la dispersione di velocità di una galassia se ne può stimare il raggio efficace intrinseco, che confrontato con quello apparente ci permette di determinare la distanza dell’oggetto.

È possibile predire l’andamento del piano fondamentale per sistemi galattici in equilibrio e in cui il rapporto tra la massa e la luminosità rimane costante. Ma poi si trova che esso è diverso da quello effettivamente osservato, il che implica che ci sono delle differenze sistematiche di contenuto di materia oscura e di proprietà delle popolazioni stellari tra le galassie di diversa luminosità. Questo significa che le galassie nane non sono versioni “in miniatura” delle galassie supergiganti.

Elena Dalla Bontà, astronoma dell’Università di Padova e associata Inaf, prima autrice dello studio pubblicato su Mnras

Se il piano fondamentale ci svela come siano fatte le galassie ellittiche, allora il suo studio in funzione del redshift ci aiuta a comprendere come esse abbiano acquisito le caratteristiche che oggi osserviamo. Per questo motivo un gruppo internazionale di ricercatori guidato da Elena Dalla Bontà, astronoma dell’Università di Padova e associata Inaf, ha misurato il piano fondamentale di Abell 1689, un ammasso particolarmente ricco di galassie che si osserva in direzione della costellazione della Vergine ad una distanza di oltre due miliardi di anni luce.

Come tutti gli ammassi, anche Abell 1689 non contiene solo galassie ellittiche, che sappiamo essere costituite da un’unica componente sferoidale di stelle e con una modesta quantità gas e polveri. Ci sono anche molte galassie lenticolari e a spirale, che possiedono un grande disco di stelle, ricco di gas e polveri oltre ad una piccola componente sferoidale centrale. Dalla Bontà e i suoi collaboratori hanno separato il contributo di luce degli sferoidi centrali da quello dei dischi esterni, grazie ad una sofisticata tecnica di analisi delle immagini ottenute con l’Advanced Camera for Surveys montata sullo Hubble Space Telescope.

Combinando questi dati con le dispersioni di velocità misurate con il Very Large Telescope e il Gemini North Telescope, si sono accorti che anche le galassie lenticolari e a spirale seguono la stessa relazione del piano fondamentale delle galassie ellittiche quando si considerano i parametri della sola componente sferoidale centrale. «Abbiamo letteralmente smontato le galassie di Abell 1689 per capire come erano fatte», spiega Dalla Bontà, «e ora siamo sempre più convinti che gli sferoidi al centro delle galassie lenticolari e a spirale assomigliano a delle piccole galassie ellittiche». Il risultato è pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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