I Misteri della Rotazione e Formazione delle Galassie

In un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal un team internazionale ha affrontato la questione della rotazione delle galassie, considerando in particolare il momento angolare. Si è scoperto infatti che le galassie a spirale ruotano con un momento angolare più alto di un fattore cinque rispetto a quelle ellittiche. Quale potrebbe essere l’origine di tale differenza?

Il team, guidato da JingJing Shi del SISSA, sotto la supervisione di Andrea Lapi e Luigi Danese, e in collaborazione con Huiyuan Wang e Claudia Mancuso dell’INAF (Bologna), ha ricavato la quantità di gas in caduta nella regione centrale di una galassia in via di sviluppo, la zona in cui avviene gran parte della formazione stellare.

Il risultato è stato che nelle galassie ellittiche soltanto il 40 percento del gas disponibile precipita nella regione centrale. Inoltre questo gas, che innesca la formazione stellare, è caratterizzato da un momento angolare piuttosto basso. Questo è in netto contrasto con quanto di solito si riscontra nelle spirali, in cui gran parte del gas che viene trasformato in stelle ha un momento angolare considerevolmente più alto.

I ricercatori hanno analizzato questa differenza nel momento angolare di galassie a spirale ed ellittiche andando a prendere in considerazione i diversi processi di formazione delle galassie stesse. Le galassie ellittiche formano la maggior parte delle loro stelle durante un collasso rapido, nel quale viene dissipato momento angolare. Questo processo probabilmente viene bloccato in fretta a causa di deflussi gassosi dovuti a esplosioni di supernova, venti stellari e persino per la presenza di un buco nero supermassiccio attivo al centro delle galassie. Per quanto riguarda le spirali, d’altro canto, il gas ricade nelle regioni centrali più lentamente, conservando il momento angolare, e le stelle nascono continuativamente.

“Sino ad anni recenti, nel paradigma della formazione ed evoluzione delle galassie, si riteneva che le galassie ellittiche si formassero in seguito a fusione di galassie a disco nell’Universo remoto. In tal senso si pensava che il loro momento angolare fosse il risultato di processi di dissipazione accaduti nel corso di questi eventi di fusione”, scrivono i ricercatori. Recentemente questo paradigma è stato rimesso in discussione da osservazioni nel lontano infrarosso e submillimetrico, ottenute da telescopi come Herschel ed ALMA.

Queste rilevazioni possono penetrare nella polvere interstellare rivelando i processi di formazione stellare in galassie molto distanti e polverose che costituiscono i progenitori delle ellittiche locali. “Da queste osservazioni è emerso chiaramente che le stelle che popolano le ellittiche attuali si sono formate principalmente in seguito ad un veloce collasso nelle regioni centrali di antiche galassie in formazione ricche di polveri. Dopo meno di un miliardo di anni la nascita delle stelle è stata spenta da potenti deflussi gassosi”.

“Questo studio riconcilia il basso momento angolare osservato nelle galassie ellittiche attuali con il nuovo paradigma che emerge da osservazioni di Herschel ed ALMA delle loro antenate”, concludono i ricercatori. “Abbiamo dimostrato che il basso momento angolare delle ellittiche è originato principalmente dall’ambiente nelle regioni centrali durante i processi primordiali della formazione galattica, e non è sostanzialmente alimentato da eventi di fusione, come proposto dalle precedenti teorie”.
[ Barbara Bubbi ]

https://m.phys.org/news/2017-07-galaxy-rotation-secrets.html

Credit NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)