Tsunami cosmici per galassie sonnolente

Le galassie si raggruppano spesso in ammassi, e se si trovano vicino a noi molte hanno smesso di formare stelle in un lontano passato. Un team internazionale di astronomi, guidato da Andra Stroe del Leiden Observatory e David Sobral di Leiden e dell’Università di Lisbona, hanno scoperto che queste galassie in coma possono tornare in vita. Se avviene una fusione tra ammassi di galassie, si genera un’enorme onda d’urto, che può provocare la nascita di una nuova generazione di stelle. Questi eventi possono offrire una nuova spinta vitale alle galassie dormienti. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Gli ammassi di galassie sono come delle città, dove migliaia di galassie possono trovarsi accalcate, almeno se paragoniamo gli ammassi allo spazio intorno a loro, scarsamente popolato. Nel corso di miliardi di anni hanno costruito la struttura dell’universo fondendosi con ammassi adiacenti, proprio come le città in crescita assorbono le città vicine. Quando questo accade, vi è uno scontro tra ammassi e un enorme rilascio di energia. L’onda d’urto viaggia attraverso l’ammasso come un vero e proprio tsunami, ma fino ad ora non vi era alcuna prova che le galassie ne venissero direttamente colpite.

Un’immagine radio mette in evidenza l’onda d’urto all’interno dell’ammasso “salsiccia”, che appare come un arco luminoso che va da in basso a sinistra in alto a destra. L’immagine è stata realizzata utilizzando il Giant Metrewave Radio Telescope. L’onda d’urto è stata generata un miliardo anni fa, quando i due ammassi originali si sono fusi, e si muove alla velocità molto elevata di 9 milioni di km/h. Crediti: Andra Stroe

Stroe e Sobral hanno osservato la fusione tra galassie nell’ammasso CIZA J2242.8 + 5301, soprannominato la “salsiccia”, che si trova 2.3 miliardi di anni luce di distanza in direzione della costellazione della Lucertola, nell’emisfero nord del cielo. Per condurre i loro studi hanno utilizzato i telescopi Isaac Newton e William Herschel di La Palma, il Subaru, il Canada France Hawaii Telescope e il Keck alle Hawaii. Grazie ai dati raccolti hanno scoperto che le galassie sono state profondamente trasformate dall’onda d’urto, innescando una nuova ondata di formazione stellare.

Stroe commenta: «In passato abbiamo sempre ipotizzato che le galassie si trovassero in disparte in queste fasi, mentre ora scopriamo che hanno un ruolo di primo piano. Le galassie in coma nell’ammasso “salsiccia” stanno tornando in vita, con stelle in formazione ad un ritmo incredibile. Quando abbiamo visto per la prima volta questi dati, non riuscivamo a credere a quello che ci stavano mostrando».

Questa scoperta implica che la fusione di ammassi di galassie ha un forte impatto sulla formazione di stelle. «Proprio come un cucchiaino che mescola una tazza di caffè, queste onde d’urto portano turbolenza nel gas galattico. La turbolenza a sua volta innesca un collasso interno, che alla fine porta alla formazione di nubi molto dense e fredde, vitali per la formazione di nuove stelle», spiega Stroe.

Sobral aggiunge: «Un tasso simile di formazione stellare porta alla nascita di un sacco di stelle massicce, che hanno tipicamente vite brevi ed esplodono come supernove pochi milioni di anni più tardi. Le esplosioni spingono enormi quantità di gas fuori dalle galassie, e considerando che una gran parte del gas viene consumato con la formazione stellare, è facile capire come mai le galassie esauriscano presto il loro carburante. Se si aspetta abbastanza a lungo, si osserva come le fusioni a grappolo rendano le galassie sempre più rosse e prive di vita, riportandole verso uno stato di coma dal quale hanno scarse probabilità di svegliarsi nuovamente».

Un’immagine composita dell’ammasso “salsiccia” CIZA J2242.8 + 5310 realizzata con i dati del Subaru e Canada France Hawaii Telescope. I cerchi bianchi indicano galassie al di fuori dell’ammasso, mentre cerchi gialli sono galassie in cui sta avvenendo formazione stellare accelerata. In verde sono evidenziate le regioni che emettono nel radio e che tracciano le onde d’urto, in viola il gas caldo presente tra le galassie, che emette nei raggi X. Gli altri punti di luce sono stelle in primo piano lungo la linea di vista. L’ammasso è uno dei più massicci che si conoscano nell’universo. Crediti: Andra Stroe

Ogni ammasso di galassie nell’universo vicino ha sperimentato una serie di fusioni durante la sua vita, quindi dovrebbero aver attraversato tutti un periodo di produzione estremamente intensa di stelle. Siccome però le onde d’urto comportano un aumento di breve durata (in termini astronomici) della formazione stellare, gli astronomi devono essere molto fortunati per riuscire ad osservare l’ammasso nel momento esatto in cui le sue galassie vengono “illuminate” da questo episodio violento.

Il passo successivo è capire se l’ammasso “salsiccia” sia in qualche modo unico, ovvero se queste esplosioni di formazione stellare abbiano bisogno di condizioni particolari per avere luogo. Studiando un campione molto più grande di galassie il team spera di svelare nuovi dettagli su come avvengano questi eventi.

Fonte: Media INAF | Scritto da Elisa Nichelli