DA UN’ANALISI CONDOTTA SU CIRCA 7000 GALASSIE

L’influenza della ragnatela cosmica sulle galassie

La forma delle galassie e il modo in cui si evolvono dipendono da una rete di filamenti cosmici che attraversa l'universo. Secondo un recente studio condotto dal Laboratorio di astrofisica dell’Epfl (in Svizzera), di cui ha fatto parte l'astrofisico Gianluca Castignani (ora dell'Università di Bologna e associato Inaf), questa rete cosmica svolge un ruolo molto più importante di quanto si pensasse in precedenza. Tutti dettagli su A&A e ApJS

     08/03/2022
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Rappresentazione artistica di galassie. Crediti: iStock

Nell’universo, le galassie sono distribuite lungo quella che comunemente viene chiamata ragnatela cosmica, una complessa rete di filamenti composta da materia ordinaria e materia oscura. Dove i filamenti si intersecano, tendono a formarsi ammassi di galassie – gruppi di centinaia o addirittura migliaia di galassie legate l’una all’altra dalla forza di gravità. Sono gli ammassi più grandi e densi dell’universo e sono oggetto di molte ricerche da parte degli astrofisici. Ma il modo preciso in cui i filamenti contribuiscono all’evoluzione galattica non è ben chiaro.

Per avere una visione più approfondita, un team internazionale di scienziati guidato da Gianluca Castignani dell’Università di Bologna (e associato Inaf), Francoise Combes dell’Observatoire de ParisPascale Jablonka del Laboratorio di astrofisica (Lastro) dell’Epfl (la Scuola politecnica federale di Losanna, in Svizzera) ha esaminato il vasto ambiente che circonda l’ammasso della Vergine, un ammasso nell’universo locale. Contiene circa 1500 galassie e si trova a circa 65 milioni di anni luce dalla nostra galassia, la Via Lattea. I risultati del team sono stati pubblicati in un articolo apparso su Astronomy & Astrophysics lo scorso gennaio e in un secondo articolo pubblicato su Astrophysical Journal lo scorso autunno, il cui lavoro è stato guidato, oltre che da Castignani, da Benedetta Vulcani dell’Inaf di Padova e Rose Finn del Siena College.

«Sappiamo che le galassie sono distribuite in una rete complessa di filamenti di materia, chiamata rete cosmica. Muovendosi all’interno di questa rete cosmica molte proprietà delle galassie, tra cui la morfologia, il contenuto di gas ed il tasso di formazione stellare sono influenzati dall’ambiente. L’interazione delle galassie con l’ambiente circostante può essere così forte da rimuovere il gas delle galassie stesse nei casi più estremi, fino a fermare in modo repentino il tasso di formazione stellare delle galassie. Tuttavia il ruolo che i filamenti rivestono in questi processi e trasformazioni non è chiaro ed è quanto abbiamo investigato con il nostro lavoro», spiega a Media Inaf  Castignani, primo autore di entrambi gli studi.

Posizione dei filamenti studiati. Crediti: Lastro/Epfl

Gli scienziati hanno analizzato le proprietà delle galassie situate intorno all’ammasso della Vergine, in una regione che si estende per 12 volte il raggio dell’ammasso stesso. Il loro è il più grande studio condotto fino a oggi su questo argomento e copre un campione di circa settemila galassie, di cui 250 abbastanza grandi da consentirgli di essere in grado di stimare con precisione il contenuto di gas e, in particolare, la quantità di idrogeno atomico freddo e denso di cui le stelle sono fatte. Le misurazioni sono state effettuate utilizzando il radiotelescopio di Nançay, in Francia, e il radiotelescopio da 30 metri di Iram, a Pico Veleta, in Spagna.

Gli scienziati hanno osservato che l’evoluzione di una galassia attraverso il suo ciclo vitale è correlata alla densità locale: galassie che producono poche o nessuna stella costituiscono meno del 20 per cento del campione di galassie isolate, ma hanno rappresentato il 20-60 per cento delle galassie nei filamenti e circa l’80 per cento delle galassie nell’ammasso della Vergine.

Gianluca Castignani, 35 anni, originario di Recanati, laurea a Pisa, dottorato alla Sissa di Trieste, ricercatore dell’Università di Bologna e associato Inaf, primo autore dello studio pubblicato su A&A. Crediti: G. Castignani

«Abbiamo studiato le proprietà di un grande campione di centinaia di galassie in filamenti attorno all’ammasso della Vergine, l’ammasso di galassie a noi più vicino», spiega Castignani. «Abbiamo confrontato questo campione con galassie isolate e con galassie nelle regioni più dense dell’ammasso della Vergine. Il nostro lavoro mostra in modo dettagliato come i filamenti siano un ambiente di transizione. Per la prima volta abbiamo infatti trovato una progressione nelle proprietà stellari, nel tasso ed efficienza di formazione delle stelle e nel contenuto in gas. Il gas molecolare, in particolare, è un ingrediente essenziale, poiché è il materiale grezzo da cui si formano le stelle. Uno dei risultati principali del nostro lavoro è che il gas freddo delle galassie nei filamenti, sia atomico che molecolare, è processato in modo efficiente nei filamenti attorno all’ammasso, ben prima che le galassie entrino nell’ammasso stesso. Questi risultati aprono nuove sfide per i modelli teorici, al fine di capire la formazione delle galassie e la loro evoluzione all’interno delle strutture a larga scala».

Per saperne di più:

 [Edit del 9 marzo 2022, ore 9: aggiornata affiliazione di Gianluca Castignani e aggiunti nel testo i leading author di entrambi i paper]