IL CELEBRE RADIOTELESCOPIO HA ANCORA MOLTO DA DIRE

Altre 564 volte grazie, Arecibo!

Grazie ai dati di un campione di 564 galassie raccolti con il radiotelescopio di Arecibo prima del crollo della struttura, avvenuto nel 2020, un team di ricercatori della University of Western Australia e dell’Icrar – fra i quali i due astronomi italiani Luca Cortese e Barbara Catinella – ha potuto verificare la relazione fra massa stellare e momento angolare della galassia ospite. I risultati, pubblicati su Mnras, aiuteranno a comprendere come si è evoluto l’universo locale

     02/12/2021
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Alcune delle 564 galassie osservate dal telescopio di Arecibo sono state utilizzate per perfezionare la “Fall relation”, la relazione tra la massa delle stelle in una galassia e la sua rotazione. Crediti: Jennifer Hardwick, Icrar-Uwa / Galex Arecibo Sdss Survey (Gass) / Desi Legacy Imaging Survey

Per 57 anni l’Osservatorio di Arecibo, nell’isola di Portorico, è stato una risorsa di livello mondiale per la ricerca radioastronomica. Oggi, a un anno dal suo crollo, il telescopio ha ancora qualcosa da dire, e con le osservazioni effettuate prima d’uscire di scena aiuterà gli astronomi a capire meglio la formazione e il processo evolutivo di un’ampia gamma di galassie, fra cui la Via Lattea. I dati che ha raccolto da ben 564 galassie di varie forme ed età hanno permesso infatti a un team di ricercatori della University of Western Australia e dell’International Center for Radio Astronomy Research (Icrar) di Perth, in Australia, di verificare la “Fall relation”, una relazione fra stelle e galassie che porta il nome dell’astrofisico Michael Fall, appunto, che la presentò per la prima volta nel 1983. Ritenuta dagli astronomi un ottimo parametro per studiare come si formano ed evolvono le galassie, la relazione di Fall suggerisce che la massa delle stelle appartenenti a una galassia e il momento angolare di quest’ultima siano direttamente connessi l’una all’altro.

«Questa correlazione fornisce un buon numero d’informazioni su come le galassie si sono formate e sull’origine delle diverse morfologie che osserviamo nell’universo», dice a Media Inaf  Luca Cortese, professore associato dell’Icrar e co-autore del nuovo studio basato sui dati di Arecibo, pubblicato ieri su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. «A massa fissa, una galassia che è stata in grado di acquistare un momento angolare maggiore risulterà con un disco più esteso, mentre una galassia con più basso momento angolare avrà un disco più piccolo e potenzialmente un bulge al centro».

Tuttavia, la tipologia e la quantità ridotta di galassie conosciute con dati precisi, che i ricercatori usano per misurare la rotazione delle galassie attraverso l’effetto Doppler, hanno costituito un limite alla ricerca precedente su questa relazione di 40 anni fa.

Il nuovo studio estende la stima della relazione di Fall al più grande campione di galassie mai usato fino a oggi per metterla alla prova, e fornisce una fra le più accurate misurazioni della connessione fra momento angolare – proprietà chiave per comprendere come si formano ed evolvono questi ammassi stellari – e contenuto di gas nelle galassie vicine, nonché di altre proprietà delle galassie nell’universo locale. Ne emerge che, contrariamente a ciò che si pensava, diversi tipi di galassie mostrano una relazione differente tra le due proprietà.

Un grafico che mostra il momento angolare specifico delle galassie vicine rispetto alla loro massa stellare, parametri fisici chiave che determinano la formazione e l’evoluzione delle galassie. Crediti: Jennifer Hardwick, Icrar-Uwa

«L’esatta dipendenza del momento angolare dalla massa delle stelle e la variazione osservata del momento angolare a massa fissa variano significativamente a seconda di come le galassie si formano e, in teoria, di come gli aloni di materia oscura trasferiscono momento angolare al gas delle galassie. Questo è il motivo per cui, nonostante la Fall relation abbia ormai un’età di 40 anni, è ancora studiata dettagliatamente», spiega Cortese. «La nostra analisi mostra come la pendenza della relazione e la sua dispersione dipendano in maniera significativa dal tipo di galassie studiate. Ciò rende molto più complicato usare questa relazione per dedurre come le galassie hanno acquistato momento angolare e se c’è scambio di momento angolare tra materia oscura a materia visibile».

Per illustrare il graduale processo d’evoluzione delle galassie, che avviene nel corso di miliardi anni, la ricerca si è avvalsa di più “istantanee” prese a diversi stadi della loro esistenza, poi messe in fila per ricostruirne il percorso. Un approccio che ha condotto gli astronomi a porsi nuove domande sul ciclo di vita di una galassia. «Sviluppando una migliore comprensione delle proprietà delle galassie, possiamo incorporarle nelle nostre simulazioni per poi lavorare a ritroso», dice la prima autrice dello studio, Jennifer Hardwick, dottoranda all’Icrar.

Oltre a costituire un punto di riferimento per studi successivi, questo lavoro sottolinea anche l’importanza del radiotelescopio di Arecibo e la qualità dei dati che ha fornito all’astronomia negli ultimi 58 anni. «Nonostante l’improvviso crollo dell’anno scorso, le osservazioni dell’idrogeno atomico nelle galassie condotte con il telescopio di Arecibo rappresentano ancora il censimento a oggi più dettagliato del contenuto di gas nelle galassie», ricorda Cortese. «Dovremo attendere la seconda metà di questo decennio prima che questo genere di osservazioni venga sostituito dai dati ottenuti con i precursori dello Square Kilometer Array, come l’australiano Ska Pathfinder Telescope (Askap), il sudafricano Karoo Array Telescope (MeerKat) e il radiotelescopio cinese ad apertura sferica da cinquecento metri (Fast)».

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