Simulazione di fronte (in alto) e di taglio (in basso) delle componenti gassosa (a sinistra) e stellare (a destra) di una galassia, simile a quelle considerate in questo studio, ottenuta con Illustris Tng50. È possibile cogliere il rigonfiamento (bulge) al centro del disco galattico. Crediti: Tng Collaboration
Il modello cosmologico Lambda-Cdm è la teoria attuale accreditata per ben riprodurre la fisica responsabile della formazione ed evoluzione dei sistemi galattici a grandi scale in un universo in espansione accelerata. In questo contesto, gli aloni di materia oscura fredda collassano e convertono la loro energia raggiungendo uno stato di equilibrio, permettendo la formazione delle galassie quando la materia comincia a raffreddarsi.
Dal punto di vista osservativo, il comportamento della materia luminosa (stelle e gas) è molto diverso da quello della materia oscura. Tuttavia, esistono delle relazioni empiriche che riflettono la fisica fondamentale che regola il comportamento reciproco di queste due componenti, luminosa e oscura. Una di queste relazioni è una diretta conseguenza del teorema del Viriale, che permette di esprimere un’interconnessione di equilibrio attraverso due semplici grandezze: la massa totale delle stelle (derivata attraverso lo studio della luce) e la loro dinamica (regolata sia dalla materia luminosa sia da quella oscura).
In particolare, lo studio della distribuzione e dei moti delle molte stelle che si concentrano nel rigonfiamento centrale delle galassie – che in inglese viene chiamato bulge – permette di ricostruire i processi di formazione dell’intera galassia. Ed è proprio all’analisi dinamica di questi bulges – osservati con l’ausilio del Tng (il Telescopio nazionale Galileo dell’Inaf, alle Canarie) – che si è dedicato un team guidato da Luca Costantin, astrofisico 29enne originario di San Donà di Piave (Venezia), oggi ricercatore al Centro di astrobiologia di Madrid e associato all’Istituto nazionale di astrofisica. I risultati sono stati pubblicati venerdì scorso su The Astrophysical Journal Letters.
Luca Costantin, 29 anni, primo autore dello studio pubblicato su ApJL
«Le nostre osservazioni dimostrano per la prima volta come la zona centrale di alcune galassie dell’universo vicino, molte delle quali simili alla Via Lattea per struttura, mantenga memoria di una formazione remota, contrariamente a quanto creduto finora», spiega Costantin a Media Inaf. «Si pensava che i piccoli bulges fossero strutture di formazione lenta e recente, successiva alla formazione del disco della galassia e dei bracci di spirale, mentre noi osserviamo che la loro struttura è compatibile con una formazione ben più lontana nel tempo».
«Nel caso in cui le stelle in questione siano concentrate in zone molto centrali e dense, la comunità astrofisica si sta ponendo una serie di interrogativi sulla possibile coevoluzione dell’intera galassia e del buco nero supermassivo centrale che ne regola la vita», aggiunge uno dei coautori dell’articolo, Enrico Maria Corsini, docente all’Università di Padova e anch’egli associato Inaf. «La possibilità che queste galassie coevolvano con il loro buco nero supermassivo già in tempi remoti allevia la tensione tra osservazioni e predizioni cosmologiche».
In conclusione, ciò che lo studio – al quale hanno preso parte anche ricercatori dell’Istituto de astronomia de Canarias e dell’Università di Atacama, in Cile – porta a speculare è che, celato nel moto delle stelle al centro delle galassie vicine, vi siano i resti di quelle galassie che osserviamo nell’universo primordiale: strutture molto compatte e antiche chiamate “pepite rosse” (red nuggets), che evolvono inalterate nella vita dell’universo.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Dynamical structure of small bulges reveals their early formation in ΛCDM paradigm“, di Luca Costantin, Jairo Méndez-Abreu, Enrico M. Corsini, Lorenzo Morelli, Adriana de Lorenzo-Cáceres, Ilaria Pagotto, Virginia Cuomo, J. Alfonso L. Aguerri e Michela Rubino