La galassia SMM J2135-0102 soprannominata “Cosmic Eyelash” per la sua forma che ricorda lunghe ciglia. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. Falgarone et al.
Di recente le antenne di Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) sono state usate per trovare riserve di gas freddo e turbolento intorno a galassie “starburst” distanti. Un’equipe con a capo Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francia) ha usato, infatti, le antenne cilene per confermare la presenza della molecola dell‘idruro di carbonio CH+ in cinque delle sei galassie osservate, tra cui la galassia SMM J2135-0102 soprannominata “Cosmic Eyelash” per la sua forma che ricorda lunghe ciglia. Questa ricerca ha fornito nuove informazioni che possono aiutare gli astronomi a comprendere la crescita delle galassie e le modalità con cui i dintorni di una galassia ne alimentano la formazione stellare.
Il tipo di galassie osservato dal team è noto per avere un tasso di formazione stellare molto più alto rispetto alle galassie più tranquille simili alla Via Lattea, rendendo queste strutture ideali per studiare la crescita della galassia e l’interazione tra gas, polvere, stelle e il buco nero al centro della galassia. Trovandovi il CH+ per la prima volta, questa ricerca apre una nuova finestra all’esplorazione di una fase critica della formazione stellare. La presenza di questa molecola fa luce sulle modalità con cui le galassie riescono a estendere il periodo di formazione stellare rapida. I risultati sono pubblicati dalla rivista Nature.
CH+ è un ione della molecola CH conosciuto come methilidyne in chimica. È una delle prime tre molecole mai scoperte nel mezzo interstellare. Dalla sua scoperta nei primi anni ’40, la presenza di CH+ nello spazio interstellare è stata un mistero perché è estremamente reattivo e quindi scompare più rapidamente di altre molecole. «CH+ è una molecola speciale, le serve molta energia per formarsi ed è molto reattiva, cioè ha una vita media molto breve e non può essere trasportata lontana dal luogo di formazione. Perciò il CH+ traccia il flusso di energia nelle galassie e nei dintorni», ha commentato Martin Zwaan, un astronomo dell’Eso che ha collaborato all’articolo.
Un’analogia che spiega come il CH+ tracci la presenza di energiaè’ una barca su un oceano tropicale in una notte buia, senza luna: se le condizioni sono quelle giuste, il plancton fluorescente si illumina intorno alla barca che si sposta. La turbolenza causata dalla barca che scivola sull’acqua stimola l’emissione di luce da parte del plancton, luce che a sua volta rivela la presenza delle regioni turbolente nell’acqua scura sottostante. Poiché il CH+ si forma esclusivamente in piccole aree in cui i moti turbolenti del gas si dissipano, la sua detezione finisce con il tracciare l’energia su scala galattica.
Questa grafica mostra come il gas che cade nelle galassie starburst distanti finisca in vasti e turbolenti serbatoi di gas freddo che si estendono fino a 30 mila anni luce dalle regioni centrali. Alma è stato utilizzato per rilevare questi turbolenti serbatoi di gas freddo che circondano simili galassie lontane. Crediti: Eso/L. Benassi
Il gas osservato rivela dense onde d’urto, alimentate da venti caldi e veloci che si originano all’interno delle zone di formazione stellare della galassia. Questi venti soffiano attraverso la galassia e spingono la materia al di fuori, ma il loro moto turbolento è tale che parte del materiale può essere ricatturato dall’attrazione gravitazione della galassia stessa. Questo materiale si raccoglie in riserve turbolente di gas freddo, a bassa densità, che si estendono per più di 30 mila anni luce dalla zona di formazione stellare della galassia.
«Con il CH+ impariamo che l’energia è immagazzinata all’interno di venti di portata galattica e finisce come moto turbolento in riserve di gas freddo, precedentemente non note, che circondano la galassia», ha spiegato Falgarone, prima autrice dell’articolo. «Il nostro risultato è una sfida alle teorie della formazione ed evoluzione delle galassie. Portando la turbolenza nella riserva di gas, questi venti galattici estendono la fase di starburst invece che spegnerla».
L’equipe ha determinato che i venti galattici da soli non possono riempire di gas le nuove riserve appena trovate e suggeriscono che la massa sia fornita dagli scontri e fusioni galattiche o dall’accrescimento da flussi di gas nascosti, come previsto dalla teoria corrente.
«Questa scoperta rappresenta un significativo passo verso la nostra comprensione delle modalità di regolazione del flusso di materia intorno alle galassie starburst più intense dell’Universo primordiale”, ha concluso il direttore scientifico dell’Eso, Rob Ivison, coautore dell’articolo, e «mostra che cosa si può ottenere quando si riuniscono scienziati di discipline diverse per sfruttare le capacità di uno dei telescopi più potenti del mondo».
Per saperne di più:
- Leggi il comunicato stampa sul sito dell’Eso
- Leggi su Nature l’articolo “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high-redshift starburst galaxies“, di E. Falgarone, M. A. Zwaan, B. Godard, E. Bergin, R. J. Ivison, P. M. Andreani, F. Bournaud, R. S. Bussmann, D. Elbaz, A. Omont, I. Oteo e F. Walter
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