Nuove osservazioni con il telescopio ALMA in Cile hanno offerto agli astronomi uno sguardo su come una formazione stellare vigorosa può spazzar via il gas da una galassia e privare le successive generazioni di stelle del carburante di cui hanno bisogno per formarsi e crescere. Le immagini straordinarie mostrano enormi deflussi di gas molecolare espulso dalle regioni di formazione stellare nella vicina Galassia dello Scultore. Questi nuovi risultati servono a spiegare la strana penuria di galassie molto massicce nell’Universo. Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature il 25 luglio 2013.
Le galassie – sistemi simili alla Via Lattea che contiene fino a qualche centinaio di miliardi di stelle – sono gli elementi di base del cosmo. Una meta ambiziosa dell’astronomia contemporanea è di comprendere in che modo le galassie crescono ed evolvono. Una domanda chiave è la formazione delle stelle: che cosa determina il numero di nuove stelle che si formeranno in una galassia?
Questa immagine mostra una visualizzazione tridimensionale delle osservazioni di ALMA del gas freddo di monossido di carbonio nella vicina galassia “starburst” NGC 253. L’asse verticale mostra la velocità e l’asse orizzontale la posizione nella zona centrale della galassia. I colori rappresentano l’intensità dell’emissione rilevata da ALMA: rosa è la più intensa e rosso la più debole. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Erik Rosolowsky
La Galassia dello Scultore, nota anche come NGC 253, è una galassia a spirale nella costellazione australe dello Scultore. A una distanza di circa 11,5 milioni di anni luce dal Sistema Solare è una delle nostre vicine intergalattiche più strette e la più vicina galassia “starburst” visibile dall’emisfero meridionale. Usando ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) alcuni astronomi hanno scoperto fluttuanti colonne di gas freddo e denso in fuga dal centro del disco della galassia.
Le galassie “starburst” producono nuove stelle a un tasso eccezionalmente alto. Poiché NGC 253 è uno degli esempi più vicini di questo tipo di galassie, è l’oggetto ideale per studiare l’effetto che questa crescita frenetica provoca sulla galassia ospite.
“Con la superba risoluzione e sensibilità di ALMA possiamo chiaramente vedere per la prima volta le enormi concentrazioni di gas freddo rilasciate bruscamente dai gusci di intensa pressione in espansione creati dalle giovani stelle”, ha detto Alberto Bolatto dell’University of Maryland, USA, primo autore dell’articolo. “La quantità di gas che misuriamo ci dà la prova che alcune galassie durante la crescita gettino fuori più gas di quello che entra. Potrebbe essere un esempio attuale di un fenomeno molto comune nell’Universo primordiale”.
Questi risultati ci aiutano a spiegare perché gli astronomi hanno trovato stranamente poche galassie di alta massa nel cosmo. Modelli al computer mostrano che le galassie più vecchie e rosse dovrebbero avere molta più massa e un maggior numero di stelle di quello che osserviamo oggi. Sembra che i venti galattici o le fuoriuscite di gas siano così forti da deprivare la galassia del carburante che serve per la formazione della successiva generazione di stelle.
Osservazioni precedenti avevano mostrato gas più caldo ma molto meno denso che defluisce dalle regioni di formazione stellare di NGC 253, ma da solo questo avrebbe un impatto limitato o nullo sul fato della galassia e sulla sua abilità di formare future generazioni di stelle. Questi nuovi dati di ALMA mostrano il gas molecolare, molto più denso, ricevere il “calcio” iniziale dalla formazione di nuove stelle e quindi essere trascinato via insieme al gas più tenute e caldo verso l’alone galattico.
Questa immagine mette a confronto la veduta a raggi infrarossi dal telescopio VISTA dell’ESO (a sinistra) e la nuova rappresentazione dettagliata dei deflussi di gas freddo a lunghezze d’onda millimetriche vista da ALMA (a destra). Crediti: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Emerson/VISTA.
“Queste caratteristiche formano un arco quasi perfettamente allineato con il brodo del flusso di gas caldo e ionizzato in uscita dalla galassia che era stato osservato in precedenza”, ha notato Fabian Walter, rcercatore del Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg, Germania, e co-autore dell’articolo: “Possiamo ora vedere passo per passo la progressione della formazione di stelle che diventa deflusso”.
I ricercatori hanno determinato che vaste quantità di gas molecolare – ogni anno circa dieci volte la massa del Sole, e forse molto di più – vengono espulse dalla galassia a velocità comprese tra 150 000 e quasi 1 000 000 di chilometri all’ora. Anche se le velocità sono elevate, potrebbero non essere sufficienti per espellere il gas dalla galassia: rimarrebbe così intrappolato nell’alone galattico per molti milioni di anni, e potrebbe alla fine ricadere sul disco, producendo nuovi episodi di formazione stellare. La quantità totale di gas espulso è maggiore di quella che contribuisce alla formazione delle stelle della galassia nello stesso periodo di tempo. A questo ritmo, la galassia potrebbe consumare tutto il gas in appena 60 milioni di anni.
“Secondo me questo è un esempio lampante di come nuovi strumenti plasmano il futuro dell’astronomia. Abbiamo studiato la regione di formazione stellare di NGC 253 e di altre galassie “starburst” vicine per ameno dieci anni. Ma prima di ALMA non avevamo alcuna possibilità di vedere questi dettagli”, ha sottolineato Walter. Lo studio ha utilizzato la configurazione iniziale di ALMA con sole 16 antenne. “È entusiasmante pensare che cosa potrà farci vedere per questo tipo di deflussi la versione completa di ALMA con 66 antenne!”, ha aggiunto Walter.
Nuovi studi con la schiera completa di ALMA aiuteranno a determinate il fato ultimo del gas trasportato dal vento, che svelerà se i venti prodotti dallo “starburst” stanno riciclando o veramente rimuovendo il materiale che serve per la formazione delle stelle.
[Fonte Eso]
Il VST (VLT Survey Telescope) ha catturato in dettaglio la bellezza della vicina spirale NGC 253. Le regioni luminose di formazione stellare ancora in atto sono distribuite in tutta NCG 253, che sta producendo furiosamente nuove stelle. I dati sono stati elaborati con il sistema VST-Tube sviluppato da A. Grado e collaboratori all’INAF-Osservatorio di Capodimonte. Crediti: ESO/INAF-VST
Acknowledgement: A. Grado/L. Limatola/INAF-Capodimonte Observatory
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