Immagine dal telescopio Gemini North alle Hawaii che rivela una coppia di galassie a spirale interagenti – Ngc 4568 (in basso) e Ngc 4567 (in alto) – mentre iniziano a scontrarsi e fondersi. Le galassie finiranno per formare un’unica galassia ellittica in circa 500 milioni di anni. Crediti: International Gemini Observatory/NoirLab/Nsf/Aura, T.A. Rettore (University of Alaska Anchorage/NoirLab di Nsf), J. Miller (Osservatorio Gemini/NoirLab di Nsf), M. Zamani (NoirLab di Nsf) e D. de Martin (NoirLab di Nsf)
Nel 1926 l’astronomo Edwin Hubble definì uno schema di classificazione morfologica delle galassie, che perfezionò dieci anni dopo, noto come sequenza di Hubble o diagramma a diapason. È molto semplice e intuitivo e, sebbene manchi dei percorsi evolutivi, è ancora ampiamente utilizzato per classificare le galassie in base al loro aspetto.
Le galassie possono avere miliardi di stelle che seguono ordinate orbite circolari su un disco affollato oppure si muovono caoticamente in un alone ellittico o sferico. I due casi si trovano rispettivamente a destra e a sinistra nel diagramma di Hubble. In questa sequenza, le galassie a forma di lente – note come galassie lenticolari, con una struttura sferica centrale in un disco senza spirale – sono considerate la popolazione di collegamento tra le galassie a spirale dominate dal disco, come la Via Lattea, e le galassie ellittiche, come M87.
In uno studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, l’astronomo Alister Graham della Swinburne Astronomy Online ha analizzato le immagini ottiche del telescopio spaziale Hubble e le immagini a infrarossi del telescopio spaziale Spitzer di cento galassie vicine. Confrontando la loro massa stellare e quella del buco nero centrale, ha scoperto due tipi di galassie lenticolari: galassie lenticolari vecchie e povere di polvere, e galassie lenticolari ricche di polvere.
Le galassie lenticolari ricche di polvere si formano dalla fusione di galassie a spirale e sono caratterizzate da sferoidi e buchi neri notevolmente più prominenti rispetto alle galassie a spirale e a quelle lenticolari povere di polvere. La ricerca di Graham ha dimostrato che le galassie a spirale si collocano a metà strada tra i due tipi di galassie lenticolari, ridisegnando la nota sequenza di galassie e lasciando intravedere, nella nuova versione, i percorsi evolutivi che legano le varie forme.
Questo “triangolo” (non proprio regolare) riproduce elementi degli schemi morfologici delle galassie del passato (Hubble 1936; van den Bergh 1976; Cappellari et al. 2011), riconosce le galassie ES, include resti di fusione, non presenta più le galassie S0 solo come una popolazione di collegamento tra le galassie E e S, collega le galassie S0 nane e povere di polvere tra loro e rivela l’accrescimento e i percorsi evolutivi guidati dalla fusione tra i tipi morfologici. Le galassie sferoidali sono di colore rosso, mentre quelle a disco sono di colore arancione (vecchie e povere di metalli/povere di polvere), ciano (popolazione giovane e ricche di metalli) e blu (ricche/polverose). I dischi di scala intermedia in diverse galassie ES hanno una gamma di popolazioni stellari. Crediti: Oxford University Press on behalf of Royal Astronomical Society, Graham 2023
In pratica, l’accumulo di gas e materiale nelle galassie lenticolari povere di polvere può disturbare gravitazionalmente il loro disco, inducendo la formazione dei bracci a spirale e alimentando la formazione stellare. In altre parole, le galassie possono cambiare forma.
La Via Lattea ha diverse galassie satelliti più piccole, come la Galassia Nana Ellittica del Sagittario e la Galassia Nana Ellittica del Cane Maggiore, e la sua struttura rivela una storia ricca di fusioni. Probabilmente un tempo era una galassia lenticolare povera di polvere che ha accresciuto materiale, compresa la Gaia Sausage-Enceladus, e si è evoluta nella galassia a spirale in cui viviamo oggi. L’imaging profondo di innumerevoli telescopi terrestri negli ultimi anni ha dimostrato che questa è una caratteristica comune alle galassie a spirale.
Certamente, alcune fusioni sono più drammatiche di altre. Tra 4 e 6 miliardi di anni, quando la Via Lattea e la galassia di Andromeda si scontreranno, la loro “collisione” distruggerà le attuali strutture a spirale di entrambe le galassie, producendo un’unica galassia dominata da uno sferoide, accompagnata da un aumento della massa del buco nero centrale. Questo evento porterà alla nascita di una galassia lenticolare ricca di polvere. La fusione di due galassie lenticolari polverose sembra sufficiente per cancellare completamente i loro dischi e creare una galassia di forma ellittica, incapace di trattenere nubi di gas freddo che ospitano polvere.
In un certo senso, le galassie lenticolari povere di polvere appaiono come una testimonianza fossile delle galassie primordiali dell’universo. Queste galassie dominate dal disco sono molto antiche e comuni. La fusione di due di queste galassie nell’universo giovane potrebbe spiegare la recente osservazione da parte del James Webb Space Telescope di un’enorme galassia sferoidale risalente a un’epoca in cui l’universo aveva circa 700 milioni di anni. Inoltre, la nuova ricerca ha anche rivelato che la fusione di due galassie ellittiche è sufficiente per spiegare le galassie più massicce dell’universo attuale, osservate al centro di ammassi di galassie di 1000 membri.
Graham osserva che molti indizi erano già noti ma dovevano essere combinati in un quadro coerente: «Le cose sono andate a posto una volta riconosciuto che le galassie lenticolari non sono l’unica popolazione di collegamento, come sono state a lungo rappresentate».
Il nuovo lavoro implica che le galassie hanno il loro albero genealogico. «È la sopravvivenza del più forte là fuori che alla fine comporta il dominio degli sferoidi sui dischi», conclude Graham. «L’astronomia ora ha una nuova sequenza anatomica e una sequenza evolutiva in cui si vede la speciazione delle galassie avvenire attraverso l’inevitabile “matrimonio” di galassie, ordinato dalla gravità».
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Resequencing the Hubble Sequence” di Alister Graham