STUDIO CONDOTTO CON ALMA E CON IL TELESCOPIO SPAZIALE HUBBLE

Effetto boomerang: così il gas rientra nelle galassie

Un team di scienziati osserva il riaccrescimento di gas nella galassia a spirale Ngc 4921, fenomeno dovuto alla ricaduta di nubi di gas precedentemente espulse per effetto del ram pressure stripping. Il gas tornato in sede potrebbe essere “riciclato” per formare nuove stelle, incrementando così l’attività della galassia. La ricerca è in pubblicazione su The Astrophysical Journal

     05/08/2021
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In quest’immagine composita di Ngc 4921, i dati di Alma (rosso/arancione) rivelano le strutture dei filamenti lasciate dal ram pressure stripping sono stati sovrapposti a un’immagine in banda ottica del telescopio spaziale Hubble. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao)/S. Dagnello (Nrao), Nasa/Esa/Hubble/K. Cook (Llnl), L. Shatz

I dati del radiointerferometro Alma, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, suggeriscono che il gas espulso dalle galassie a causa di un fenomeno chiamato ram pressure stripping può tornare indietro, allungando così la vita alla galassia. Lo studio, in pubblicazione su The Astrophysical Journal, è stato condotto da un team di scienziati che ha indagato il mezzo interstellare nel disco di Ngc 4921, una galassia a spirale barrata che fa parte dell’ammasso della Chioma.

Facciamo un passo indietro. Le galassie viaggiano verso il centro degli ammassi (raggruppamenti galattici che ne contengono da decine a migliaia), trainate dalla gravità. Nel corso di questo spostamento, il gas caldo e denso presente negli ammassi, noto come “mezzo intra-ammasso“ (Icm, dall’inglese intracluster medium), agisce come una sorta di vento contrario – un po’ come quando si mette la mano fuori dal finestrino dell’auto – spingendo così il gas intra-galattico fuori dalle galassie. Questa sottrazione di gas dovrebbe privare la galassia del materiale necessario per formare nuove stelle, accelerandone il processo di estinzione. Uno studio del 2017, pubblicato su Nature, aveva però descritto il controintuitivo incremento di attività di alcune galassie che subivano il fenomeno del ram pressure stripping. Oggi se ne conosce il motivo. «In questo nuovo lavoro», spiega infatti William Cramer, astronomo dell’Università dell’Arizona e primo autore del nuovo studio, «vediamo del gas che invece di essere espulso dalla galassia per non tornare mai più si muove come un boomerang: viene spinto fuori ma poi gira in tondo e ricade sulla sua fonte». È quello che è emerso combinando i dati di Alma e del telescopio spaziale Hubble.

Ngc 4921, situata a 320 milioni di anni luce dalla Terra, è la galassia ideale per studi sull’effetto del ram pressure stripping, perché sono particolarmente evidenti sia le prove del processo che quelle delle sue conseguenze.

«Il riaccrescimento di gas che stiamo osservando in Ngc 4921 sembra provenire da nubi di gas che sono state spinte fuori dalla galassia per effetto del ram pressure stripping ma non hanno raggiunto la velocità di fuga, e che quindi stanno ricadendo sulla galassia stessa», spiega Jeff Kenney, astronomo dell’Università di Yale e coautore dello studio. Per stimare l’aspettativa di vita di una galassia, bisognerebbe quindi capire quanto efficiente sia la ram pressure nell’espellere il gas e considerare che il gas spinto fuori che non raggiungerà la velocità di fuga ricadrà sul disco galattico e verrà recuperato.

Ingrandimento delle strutture dei filamenti risultanti dagli effetti del ram pressure stripping. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao)/S. Dagnello (Nrao), Nasa/Esa/Hubble/K. Cook (Llnl), L. Shatz

Sorprendentemente, aggiunge Cramer, «la ram pressure innesca la formazione di nuove stelle dal lato in cui sta avendo un maggior impatto sulla galassia. È facile identificare quel lato in Ngc 4921 perché è dove si trovano molte giovani stelle blu».

Sintonizzando Alma sulla banda di frequenza del monossido di carbonio, è stato possibile identificare un punto preciso che separa l’area che subisce gli effetti del ram pressure stripping, priva di gas, da quella in cui invece la polvere viene trattenuta dal campo magnetico galattico. «C’è un’evidente linea di polvere oltre la quale non c’è quasi più gas nella galassia. Pensiamo che quella parte sia stata quasi completamente ripulita dalla ram pressure», chiarisce Kenney.

Lo spostamento di gas dovuto al ram pressure stripping forma strutture particolari, filamenti di materia che fuoriescono dalla galassia e che ricordano tentacoli di medusa. Lo studio ha rivelato che questi filamenti sono più che semplici appendici di gas e polvere: hanno infatti una massa consistente. «Sono più simili alla melassa che al fumo», aggiunge Kenney, «sono pesanti e appiccicosi, trattengono il loro materiale più saldamente di quanto possa fare il resto del mezzo interstellare della galassia e sembrano essere collegati a quella grande cresta di polvere».

Per ora le osservazioni sono state fatte soltanto su un quadrante di Ngc 4921. Sarà necessario comprendere se e quanto gas del materiale espulso e poi tornato indietro viene effettivamente “riciclato” per formare stelle. Lo studio è una conferma di quanto il meccanismo del ram pressure stripping sia fondamentale per indagare la struttura e l’evoluzione delle galassie.

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