Se osservi le enormi galassie brulicanti di stelle, potresti essere perdonato se pensi che siano fabbriche di stelle, che sfornano brillanti sfere di gas. Ma le galassie nane meno evolute hanno regioni più grandi di fabbriche stellari, con tassi più elevati di formazione stellare.
L’astronoma dell’Università del Michigan Sally Oey ha studiato una regione di formazione stellare nella galassia ospite, NGC 2366, che è una tipica galassia nana irregolare. Credito immagine: Observatorio de Calar Alto, J. van Eymeren (AIRUB, ATNF) e Á.R. López-Sánchez
Ora, i ricercatori dell’Università del Michigan hanno scoperto il motivo alla base di ciò: queste galassie godono di un ritardo di 10 milioni di anni nell’espellere il gas che ingombra il loro ambiente. Le regioni di formazione stellare sono in grado di trattenere gas e polvere, consentendo a più stelle di fondersi ed evolversi.
In queste galassie nane relativamente incontaminate, le stelle massicce – stelle da 20 a 200 volte la massa del nostro Sole – collassano in buchi neri invece di esplodere come supernove. Ma nelle galassie più evolute e inquinate, come la nostra Via Lattea, hanno maggiori probabilità di esplodere, generando così un supervento collettivo. Gas e polvere vengono espulsi dalla galassia e la formazione stellare si arresta rapidamente.
I loro risultati sono pubblicati sull’Astrophysical Journal.
“Quando le stelle diventano supernova, inquinano il loro ambiente producendo e rilasciando metalli”, ha affermato Michelle Jecmen, prima autrice dello studio e ricercatrice universitaria. “Noi sosteniamo che a bassa metallicità – ambienti galattici relativamente non inquinati – c’è un ritardo di 10 milioni di anni nell’inizio di forti superventi, che, a sua volta, si traduce in una maggiore formazione stellare”.
Regione di raffreddamento di Mrk 71 ripresa dal telescopio spaziale Hubble. Credito immagine: Sally Oey (Università del Michigan), NASA, ESA.
I ricercatori dell’UM indicano il diapason di Hubble, un diagramma che illustra il modo in cui l’astronomo Edwin Hubble ha classificato le galassie. Nel manico del diapason ci sono le galassie più grandi. Enormi, rotonde e piene di stelle, queste galassie hanno già trasformato il loro gas in stelle. Lungo i rebbi del diapason ci sono galassie a spirale con gas e regioni di formazione stellare lungo i loro bracci compatti. Le galassie meno evolute e più piccole si trovano all’estremità dei rebbi del diapason.
“Ma queste galassie nane hanno proprio queste regioni di formazione stellare”, ha detto l’astronoma dell’UM Sally Oey, autrice senior dello studio. “Ci sono state alcune idee sul perché ciò accada, ma la scoperta di Michelle offre una spiegazione molto interessante: queste galassie hanno difficoltà a fermare la formazione stellare perché non soffiano via il loro gas.”
Inoltre, questo periodo di quiete di 10 milioni di anni offre agli astronomi l’opportunità di osservare scenari simili all’alba cosmica, un periodo di tempo subito dopo il Big Bang, ha detto Jecmen. Nelle galassie nane incontaminate, il gas si aggrega e forma degli spazi attraverso i quali la radiazione può fuoriuscire. Questo fenomeno precedentemente noto è chiamato modello “steccato”, con la radiazione UV che fuoriesce tra le lamelle. Il ritardo spiega perché il gas avrebbe avuto il tempo di aggregarsi.
La radiazione ultravioletta è importante perché ionizza l’idrogeno, cosa che si è verificata anche subito dopo il Big Bang, facendo passare l’universo da opaco a trasparente.
“E quindi osservare le galassie nane a bassa metallizzazione con molta radiazione UV è in qualche modo simile a guardare indietro fino all’alba cosmica”, ha detto Jecmen. “Comprendere il tempo vicino al Big Bang è davvero interessante. È fondamentale per la nostra conoscenza. È qualcosa che è accaduto tanto tempo fa: è così affascinante che possiamo vedere situazioni simili nelle galassie che esistono oggi”.
Un secondo studio, pubblicato sull’Astrophysical Journal Letters e condotto da Oey, ha utilizzato il telescopio spaziale Hubble per osservare Mrk 71, una regione in una vicina galassia nana a circa 10 milioni di anni luce di distanza. In Mrk 71, la squadra ha trovato prove osservative dello scenario di Jecmen. Utilizzando una nuova tecnica con il telescopio spaziale Hubble, il team ha utilizzato un set di filtri che osserva la luce del carbonio triplamente ionizzato.
Nelle galassie più evolute con molte esplosioni di supernova, quelle esplosioni riscaldano il gas in un ammasso stellare a temperature molto elevate, fino a milioni di gradi Kelvin, ha detto Oey. Mentre questo supervento caldo si espande, fa esplodere il resto del gas dagli ammassi stellari. Ma in ambienti a bassa metallicità come Mrk 71, dove le stelle non esplodono, l’energia all’interno della regione viene irradiata. Non ha la possibilità di formare un supervento.
I filtri del team hanno rilevato un bagliore diffuso del carbonio ionizzato in tutto Mrk 71, dimostrando che l’energia si sta irradiando. Pertanto, non esiste un supervento caldo, che consente invece al gas denso di rimanere in tutto l’ambiente.
Oey e Jecmen affermano che ci sono molte implicazioni per il loro lavoro.
“I nostri risultati potrebbero anche essere importanti per spiegare le proprietà delle galassie che vengono osservate proprio adesso all’alba cosmica dal telescopio spaziale James Webb”, ha detto Oey. “Penso che siamo ancora in fase di comprensione delle conseguenze”.
Fonte: Università del Michigan
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