Comunicato Stampa

Un esordio sfrenato per le odierne galassie massicce

La spettacolare formazione stellare interrotta dai buchi neri.

25 Gennaio 2012

Utilizzando il telescopio APEX, un gruppo di astronomi ha scoperto il legame finora più forte tra le esplosioni di formazione stellare nei primordi dell'Universo e le galassie più massicce dei giorni nostri. Le galassie, che all'inizio dell Universo producevano incredibili quantità di stelle, hanno visto la nascita di nuove stelle scemare improvvisamente divenendo così galassie massicce -- ma passive -- con le stelle che sono a mano a mano invecchiate fino ai giorni nostri. Gli astronomi pensano anche di aver individuato un possibile colpevole per la fine improvvisa della produzione stellare: l'emergere dei buchi neri supermassicci.

Gli astronomi hanno combinato le osservazioni della camera LABOCA sul telesocopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) di 12 metri operato dall'ESO [1] con misure effettuate dal VLT (Very Large Telescope) dell'ESO, dal telescopio spaziale Spitzer della NASA e da altri strumenti per scoprire come galassie brillanti e lontane si riuniscano in gruppi o ammassi.

Più le galassie sono vicine tra loro ("clustering" in inglese) e maggiore è la massa degli aloni di materia oscura -- quella materia invisibile che rappresenta la gran parte della massa di una galassia -- che le ospitano. I nuovi risultati sono le misure più accurate del "clustering" mai eseguite per questo tipo di galassie.

Le galassie sono così distanti che la loro luce ha impiegato circa 10 miliardi di anni a raggiungerci e perciò ci appiano com'erano circa 10 miliardi di anni fa [2]. In queste istantanee dell'Universo primordiale le galassie sperimentano la più intensa fase di formazione stellare nota, che va sotto il nome di "starburst" o esplosione stellare.

Misurando la massa degli aloni di materia oscura intorno alle galassie e usando simulazioni numeriche per studiarne la crescita nel tempo, gli astronomi hanno scoperto che queste lontane galassie "starburst" dei primordi sono alla fine diventate galassie ellittiche giganti, le galassie più massicce dell'Universo odierno.

"Questa è la prima volta in cui siamo in grado di mostrare chiaramente questo legame tra le galassie con la più energetica formazione stellare nel primo Universo e le galassie massicce dei nostri giorni", spiega Ryan Hickox (Dartmouth College, USA e Durham University, UK), lo scienziato a capo dell'equipe.

Inoltre le nuove osservazioni indicano che la fase di formazione stellare più intensa in queste galassie lontane dura appena 100 milioni di anni — un tempo molto breve in termini cosmologici — eppure in questo breve arco di tempo esse riescono a raddoppiare la quantità di stelle. La fine improvvisa di questa rapida crescita costituisce un altro episodio della stoira delle galassie non ancora chiaro agli astronomi.

"Sappiamo che le galassie ellittiche massicce hanno smesso di produrre stelle in modo abbastanza improvviso molto tempo fa e ora mostrano solo un'evoluzione passiva. Gli scienziati si chiedono cosa sia sufficientemente potente da spegnere la formazione stellare in un'intera galassia", dice Julie Wardlow (University of California at Irvine, USA e Durham University, UK), un'altra componente dell'equipe.

I risultati di questa equipe forniscono una possibile spiegazione: in quel momento della storia del cosmo, le galassie "starburst" erano raggruppate in modo molto simile ai quasar, mostrando che le une abitavano lo stesso tipo di aloni di materia oscura degli altri. I quasar sono tra gli oggetti più potenti dell'Universo — fari galattici che emettono radiazione molto intensa alimentata da un buco nero supermassiccio al centro.

Le prove si accumulano a suggerire che la formazione stellare intensa finisca anche con l'alimentare i quasar fornendo enormi quantità di materia come carburante per il buco nero. Il quasar a sua volta emette poderosi fasci di energia che potrebbero spazzare via il gas residuo nella galassia — la materia prima per le nuove stelle — e questo pone efficacemente termine alla fase di formazione stellare.

"In breve, i giorni di gloria di intensa formazione stellare delle galassie segnano anche la loro fine, alimentando il gigantesco buco nero al loro centro, che rapidamente poi spazza via o distrugge le nubi in cui si formano le stelle", spiega David Alexander (Durham University, UK), un membro dell'equipe.

Note

[1] Il telescopio APEX da 12 metri di diametro si trova sulla piana di Chajnantor, sulle Ande cilene. APEX è un precursone di ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un nuovo telescopio rivoluzionario, sempre sulla piana di Chajnantor, che l'ESO, insieme ai suoi partner internazionali, sta costruendo e gestirà. APEX è costituito da una singola antenna, prototipo di quelle di ALMA. I due telescopi sono tra loro complementari: ad esempio APEX può individuare  in ampie zone di cielo molte sorgenti che ALMA potrà poi studiare in dettaglio. APEX è una collaborazione tra il Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), l'Onsala Space Observatory (OSO) e l'ESO.

[2] Queste galassie lontane sono note come galassie submillimetriche. Sono galassie dell'Universo primordiale, molto brillanti, in cui sta avvenendo una intensa formazione stellare. A causa dell'estrema distanza, la luce infrarossa prodotta dai grani di polvere scaldati dalla radiazione stellare viene spostata verso il rosso, a lunghezze d'onda maggiori e perciò le galassie con polvere sono oservate più agevolmente nella banda di lunghezza d'onda submillimetrica.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è presentato in un articolo che verrà pubblicato il 26 gennaio 2012 dalla rivista  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

L'equipe è composta da Ryan C. Hickox (Dartmouth College, Hanover, USA; Department of Physics, Durham University (DU); STFC Postdoctoral Fellow, UK), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California at Irvine, USA; Department of Physics, DU, UK), Ian Smail (Institute for Computational Cosmology, DU, UK), A. D. Myers (Department of Physics and Astronomy, University of Wyoming, USA), D. M. Alexander (Department of Physics, DU, UK), A. M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, DU, UK), A. L. R. Danielson (Institute for Computational Cosmology, DU, UK), J. P. Stott (Department of Physics, DU, UK), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, Cambridge, UK), K. E. K. Coppin (Department of Physics, McGill University, Canada), J. S. Dunlop (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, UK), E. Gawiser (Department of Physics and Astronomy, The State University of New Jersey, USA), D. Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Germania), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Olanda), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Germania).

Nel 2012 cade il 50o anniversario della fondazione dell'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo).  L'ESO è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), della classe dei 40 metri, che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, una struttura osservativa astronomica internazionale,  è costruita in partnership tra Europa, Nord America e Asia Orientale in cooperazione con la Repubblica del Cile. La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dell'Europa, dall'NRAO (National Radio Astronomy Observatory) per conto del Nord America e dal NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) per conto dell'Asia Orientale.  Il JAO (Joint ALMA Observatory) garantisce una guida e gestione unica alla costruzione, alla verifica e alla gestione di ALMA.

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Contatti

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E-mail: ryan.c.hickox@dartmouth.edu

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