La Via Lattea ruba idrogeno alle piccole vicine

Rappresentazione artistica della Via Lattea. Il caldo alone galattico
sembra che stia strappando via l’idrogeno atomico dalle galassie nane sferoidali che si trovano nei dintorni. Credit: NRAO/AUI/NSF

La Via Lattea è il più grande membro di un gruppo compatto di galassie (Gruppo locale) che sono tenute insieme dalla reciproca forza di attrazione gravitazionale. Proprio come una bulla beccata dal preside della scuola, la nostra galassia è stata colta sul fatto mentre “ruba” il gas necessario per la formazione stellare dalle vicine galassie nane sferoidali. Un team di astronomi ha osservato il fenomeno con il Green Bank Telescope (GBT), il più grande radiotelescopio del mondo (100 metri di diametro) completamente movimentabile. I dati, estremamente precisi e ottenuti durante le osservazioni radio, rivelano come queste nane sferoidali che si trovano all’interno di un confine ben definito attorno alla nostra galassia  sono completamente prive di idrogeno.

Nell’ambiente circostante la Via Lattea c’è una moltitudine di altre galassie, le più piccole delle quali sono proprio quelle sferoidali, poco luminose tanto che è possibile osservarle solo con strumenti molto potenti. «Gli astronomi si sono chiesti se, dopo miliardi di anni di interazione, le vicine galassie nane sferoidali abbiano la stessa quantità di materiale per la formazione stellare che si trova nelle galassie nane più lontane», ha detto Kristine Spekkens, autrice principale dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters. Precedenti indagini avevano già dimostrato che le galassie nane irregolari più lontane hanno comunque grandi riserve di idrogeno neutro, il carburante per mettere in moto la macchina della formazione di nuove stelle. Quelle osservazioni, però, non sono state abbastanza sensibili per rilevare questo gas anche nelle piccole galassie satelliti della Via Lattea.

A dare una svolta alla ricerca sono stati proprio il potente GBT e altri telescopi in giro per il mondo. Il team di ricerca (canadese e statunitense) ha scoperto che c’è una zona  vicina alla nostra galassia, una sorta di confine entro il quale le piccole galassie sono completamente prive di ogni traccia di idrogeno atomico neutro. Al di là di questa linea immaginaria, che si estende per circa 1.000 anni luce dal bordo del disco galattico fino al limite della “bolla” di materia oscura che avvolge la Via Lattea, le galassie nane sferoidali diventano infinitamente più rare e fanno posto a galassie irregolari più ricche di gas. La Spekkens ci ha spiegato che hanno «cercato lo spettro di emissione che viene da questo gas e che si vede in molte altre galassie. Non abbiamo trovato nessuna emissione».

Michele Bellazzini, ricercatore presso l’INAF- Osservatorio Astronomico di Bologna, ha spiegato a Media INAF la differenza tra galassie nane sferoidali e irregolari. Le prime, «di forma ellittica, senza gas, senza rotazione sistemica significativa, con poca o nulla formazione stellare recente, normalmente stanno vicino alle grandi galassie attorno a cui ruotano. Le nane irregolari, di forma irregolare (dovuta alle generazioni più recenti di stelle), ricche di gas, con significativa rotazione sistemica, con significativa formazione stellare recente, normalmente stanno lontane dalle grandi galassie attorno a cui ruotano oppure sono isolate (ad esempio in free floating dentro al Gruppo Locale)». «Questa differenza, nota da quasi un secolo, è stata da sempre interpretata in termini di evoluzione guidata dalla interazione», ha aggiunto. «È probabile che tutte le nane alla nascita fossero simili alle irregolari (disky e gas-rich): quelle che si sono mantenute lontane dalle grandi galassie sono rimaste così, quelle che hanno interagito fortemente con le galassie attorno cui ruotano hanno avuto la loro morfologia mutata e perduto il loro gas (con conseguente cessazione della formazione stellare) per interazione mareale e di ram-pressure».

Ci sono molti modi in cui le galassie più grandi durante la loro evoluzione perdono parte del loro materiale di formazione stellare, ma accade in relazione a eventi drammatici come, ad esempio, la fuoriuscita di potenti getti di materiale a causa della presenza di buchi neri supermassicci. Le galassie nane sferoidali che orbitano nelle vicinanze della Via Lattea non ospitano, però, questi processi energetici, ma risentono dell’influenza dell’alone galattico perché, fino a una certa distanza dal disco, è abbastanza denso da influenzare la composizione di galassie vicine. All’interno di questa “zona pericolosa”, la pressione creata da queste piccole galassie che orbitano a milioni di chilometri orari può letteralmente strappare via quantità rilevanti di idrogeno neutro. Ci sono altre galassie in pericolo, per esempio, come ha sottolineato Bellazzini, «quelle che, essendo “cadute” di recente nella sfera di influenza di una galassia grande (come la Via Lattea), finissero su un’orbita molto interna che indurrebbe una forte interazione».

Bellazzini ha spiegato che le cause possono essere sia interne che esterne, a seconda della massa e dimensione della nana e dalla sua orbita: i vari ruoli nei vari casi sono oggetto di studio: «Il fatto che le sferoidali si trovino preferibilmente in prossimità di galassie giganti (mentre le nane irregolari e ricche di gas sono mediamente più lontane) suggerisce che i fattori esterni abbiano un ruolo decisivo». Questi possono essere «fotoionizzazione, interazione mareale con la galassia a cui si orbita attorno e ram-pressure stripping dall’alone di gas caldo della galassia medesima», ha spiegato. Per quanto riguarda i fattori interni, Bellazzini cita «le esplosioni di supernovae, che possono scagliare il gas fuori dalla nana».

La Spekkens ha specificato che «si pensa che lo stesso fenomeno sia all’opera anche nella nostra vicina vicina galassia a spirale, Andromeda, anche se non abbiamo rilevato gli stessi dati. Certamente abbiamo studiato il fenomeno in ammassi di galassie, come quello della Vergine». «Il passo successivo dello studio – ha detto – è quello di ampliare il campione includendo le galassie in cui lo spettro di emissione del gas di formazione stellare si confonde con lo spettro emesso dalla galassia stessa. Questo complica la ricerca , ma può rivelare interessanti casi in cui il gas è in fase di ram-pressure stripping».

Per saperne di più

Leggi lo studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters: “The dearth of neutral hydrogen in galactic dwarf spheroidal galaxies”, di Kristine Spekkens, Natasha Urbancic, Brian S. Mason, Beth Willman e James E. Aguirre

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni