Un’antichissima galassia con un forsennato ritmo di formazione stellare

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature” descrive la mappatura di una galassia conosciuta come COSMOS-AzTEC-1 che ha mostrato caratteristiche peculiari. Un team di astronomi ha utilizzato il radiotelescopio ALMA per studiare questa galassia di tipo starburst, una classe in cui c’è una notevole formazione stellare. COSMOS-AzTEC-1 è molto lontana perciò la vediamo com’era 12,4 mliardi di anni fa e molto massiccia e potrebbe essere la progenitrice delle odierne grandi galassie ellittiche perciò questo tipo di ricerca potrebbe fornire nuove informazioni sulla loro evoluzione.

La galassia COSMOS-AzTEC-1 era già conosciuta grazie a precedenti osservazioni che hanno offerto alcune informazioni sulle sue caratteristiche. Il James Clerk Maxwell Telescope alle Hawaii ha permesso di scoprirla mentre il Large Millimeter Telescope (LMT) in Messico ha permesso di condurre un primo studio che ha portato all’identificazione di enormi quantità di monossido di carbonio al suo interno assieme all’elevatissimo ritmo di formazione stellare.

Il radio telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), inaugurato nel marzo 2013, ha permesso di compiere un salto di qualità in alcuni tipi di ricerche. La sua elevata risoluzione e la sua sensibilità possono fornire dettagli molto superiori rispetto ad altri radiotelescopi con rilevazioni molto migliori di quanto fosse possibile solo pochi anni fa.

Per studiare la galassia COSMOS-AzTEC-1 un team guidato da Ken-ichi Tadaki, ricercatore postdoc presso la Società giapponese per la promozione della scienza e l’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone, ha utilizzato la configurazione più estesa di 16 chilometri, che ha permesso di ottenere una mappa con la massima risoluzione nei dettagli della distribuzione e del movimento del gas al suo interno. Si tratta del risultato migliore mai ottenuto per una galassia a quella distanza.

Il risultato della mappatura è stato sorprendente perché generalmente nelle galassie starburst distanti la formazione stellare è attiva al loro centro, in COSMOS-AzTEC-1 ci sono invece due grandi nubi distinte a parecchie migliaia di anni luce dal centro galattico. Un ulteriore anomalia è data dal fatto che le nubi in quella galassia sono instabili, che è il motivo per cui la formazione stellare ha raggiunto ritmi così intensi, circa mille volte superiore a quello esistente nella Via Lattea. Anche per una galassia starburst, si tratta di un ritmo di formazione stellare davvero elevato!

L’immagine in alto (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tadaki et al.) mostra la galassia COSMOS-AzTEC-1 osservata con il radiotelescopio ALMA. Sul lato sinistro viene mostrata la distribuzione del gas molecolare, sul lato destro la distribuzione delle particelle di polvere. Le due grandi nubi ben lontane dal centro galattico sono indicate dalle frecce.

Generalmente, nelle nubi c’è un equilibrio tra la gravità verso l’interno e la pressione verso l’esterno. Quando la gravità diventa dominante una nube collassa e il suo gas va a formare stelle a un ritmo rapido. Quando le stelle massicce terminano la loro vita, esplodono in supernove che espellono gas, aumentando la pressione verso l’esterno. Quest’equilibrio porta a un ritmo moderato di formazione stellare ma in COSMOS-AzTEC-1 la pressione verso l’esterno è molto più debole della gravità e ciò causa un ritmo di formazione stellare che, secondo le stime, consumerà il gas in circa 100 milioni di anni, circa 10 volte più rapidamente che in altre galassie paragonabili.

Non c’è una spiegazione certa di quest’anomala formazione stellare in COSMOS-AzTEC-1. Un’ipotesi è che sia il risultato di una fusione galattica, un evento che genera instabilità e può comprimere le nubi di gas della nuova galassia in modo anomalo causando un’eccezionale formazione stellare. Tuttavia, gli astronomi non hanno trovato prove di un evento di quel tipo ma la fusione tra due galassie è solo una delle ipotesi ed è anche possibile che una galassia abbia assorbito qualche galassia nana ricca di gas. Ken-ichi Tadaki ha dichiarato di voler osservare altre galassie simili con il radiotelescopio ALMA per verificare il possibile rapporto tra fusioni stellari e galassie mostro come questa.

Il problema è interessante perché offre nuove informazioni sulla possibile evoluzione di una galassia massiccia quando l’universo era giovane. Negli ultimi anni strumenti come il radiotelescopio ALMA stanno permettendo di indagare in modo molto più dettagliato su quel tipo di processi e possiamo aspettarci nuove scoperte per capire se la galassia COSMOS-AzTEC-1 sia davvero eccezionale o se si tratti solo del primo esempio scoperto.

Concetto artistico di COSMOS-AzTEC-1 (Immagine cortesia National Astronomical Observatory of Japan. Tutti i diritti riservati)
Concetto artistico di COSMOS-AzTEC-1 (Immagine cortesia National Astronomical Observatory of Japan. Tutti i diritti riservati)

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