Super spirali: un nuovo gigante cosmico

C’è una nuova famiglia di mostri cosmici nel nostro Universo. Sono state soprannominate “super spirali”, e sono galassie talmente estese da far sembrare la nostra Via Lattea un gruppetto di stelle di piccola taglia. Per essere più precisi, le super spirali sono galassie in grado di competere per dimensioni e luminosità con le galassie più massicce dell’Universo, e hanno – inaspettatamente – una forma a spirale.

Una composizione di tre immagini raccolte dall’archivio NED. A sinistra: la galassia denominata 2MASX J08542169+0449308, che contiene due nuclei galattici anziché uno. Al centro: 2MASX J16014061+2718161, che pure mostra due nuclei al suo centro. A destra: la galassia gigante SDSS J094700.08+254045.7, che con il suo diametro da 320 mila anni luce è tre volte la nostra Via Lattea. Cliccando sull’immagine è possibile accedere al file ad alta risoluzione. Crediti: SDSS

Per molto tempo questi giganti galattici sono rimasti nascosti alla nostra vista, travestendosi da normali galassie a spirali. Uno studio recente effettuato su dati d’archivio ha rivelato che questi oggetti, apparentemente vicini, si trovano in realtà molto lontani, e sono la versione in larga scala delle galassie a spirale a cui siamo abituati. L’esistenza di queste super spirali pone i ricercatori davanti a un mistero difficile da sciogliere, poiché non è chiaro come si siano potuti formare colossi di questa taglia.

«Abbiamo scoperto una nuova classe di galassie a spirale, precedentemente non riconosciuta. Sono più luminose e massicce delle galassie più grandi e brillanti di cui abbiamo notizia», dice Patrick Ogle, astrofisico dell’Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) presso il California Institute of Technology di Pasadena, autore principale dell’articolo. «È come se avessimo scoperto una nuova specie animale delle dimensioni di un elefante, incredibilmente passata inosservata agli occhi degli zoologi».

Ogle e i suoi colleghi sono incappati nelle super spirali mentre stavano cercando galassie massicce e luminose nel NASA/IPAC Extragalactic Database (NED), un archivio online che contiene dati su oltre 100 milioni di galassie. Il NED raccoglie una grande quantità di informazioni provenienti da diversi progetti, tra cui osservazioni in luce ultravioletta dal Galaxy Evolution Explorer, in luce visibile dalla Sloan Digital Sky Survey, in luce infrarossa dal Two Micron All-Sky Survey, nonché vari collegamenti a dati raccolti da altre missioni, come Spitzer e il Wide-field Infrared Survey Explorer.

Il telescopio utilizzato per effettuare la campagna osservativa SDSS. Crediti: David Kirkby

«La scoperta delle galassie super spirali è il frutto dell’analisi dei contenuti del database NED, e questo ha permesso di effettuare una selezione attenta e sistematica di dati provenienti da diverse fonti sugli stessi oggetti», spiega George Helou, co-autore dello studio e direttore esecutivo dell’IPAC. «Il NED è sicuramente in possesso di molte altre preziose informazioni, e spetta a noi scienziati porre le domande giuste per farle emergere».

Andando alla ricerca di galassie brillanti, giganti e vecchie, i ricercatori si aspettavano di estrarre dal database soprattutto galassie ellittiche, che sono chiamate così per la loro forma, simile a un pallone da rugby. Ciò che è successo, invece, è che, a partire da un campione di circa 800 mila galassie entro 3.5 miliardi di anni luce di distanza dalla Terra, 53 tra quelle più luminose avevano una forma a spirale. Gli scienziati hanno ricontrollato le distanze di queste spirali, verificando che nessuna di loro era vicina (la più vicina si trova a 1.2 miliardi di anni luce da noi). Con le corrette stime di distanza, le proprietà estreme di questa nuova classe di oggetti sono venute allo scoperto.

Le super spirali hanno luminosità che vanno da 8 a 14 volte quella della Via Lattea, possiedono fino a 10 volte la massa della nostra galassia, e i loro dischi sono da 2 a 4 volte più estesi del nostro. La spirale più grande trovata ha un’estensione pari a 440 mila anni luce di diametro. Queste galassie giganti emettono anche grandi quantità di luce ultravioletta ed infrarossa, a indicare che stanno producendo stelle ad un ritmo vertiginoso. Il tasso di formazione stellare estrapolato dai dati è pari a 30 volte quello della nostra galassia.

Stando a quanto affermano i modelli teorici, le galassie a spirale non dovrebbero essere in grado di crescere così tanto, perché le loro dimensioni e il loro potenziale di formazione di nuove stelle sono limitati. Le galassie a spirale crescono attirando a sé per effetto gravitazionale il gas intergalattico, ma a un certo punto, afferma la teoria, questo processo raggiunge un livello oltre il quale il nuovo gas non permette la formazione di nuove stelle. Ciò che accade è che il nuovo gas, cadendo, riscalda l’ambiente e impedisce la successiva formazione stellare. A quanto pare, però, le superspirali non subiscono questo effetto.

Un punto importante da sottolineare è che 4 delle 53 spirali estratte dal database NED contengono chiari segni di due nuclei galattici nella loro regione centrale, anziché uno, come si osserva normalmente in una galassia a spirale. Un doppio nucleo indica che quelle 4 super spirali sono frutto della fusione di due galassie. In genere le fusioni di questo tipo dovrebbero dar luogo a grandi galassie ellittiche. Ogle e i suoi colleghi hanno ipotizzato che, in alcuni casi particolari, la fusione di due galassie a spirale ricche di gas possa favorire la formazione di un disco gigante, e quindi di una super spirale.

«Le super spirali potrebbero cambiare radicalmente la nostra comprensione dei processi di formazione ed evoluzione delle galassie più massicce», conclude Ogle. «Abbiamo molto da imparare da questi nuovi mostri cosmici».

Per saperne di più:

• Leggi l’articolo su The Astrophysical Journal “Superluminous Spiral Galaxies” di Patrick M. Ogle, Lauranne Lanz, Cyril Nader, George Helou

Fonte: Media INAF | Scritto da Elisa Nichelli