La vita violenta delle galassie


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Gli astronomi stanno usando il telescopio spaziale Hubble della NASA per sezionare una delle più grandi strutture dell’universo come parte di una ricerca per capire la vita violenta delle galassie. 

Hubble sta fornendo la prova indiretta della materia oscura invisibile che trattiene le galassie nell’ambiente affollato di un massiccio superammasso di centinaia di galassie.

La materia oscura è una forma invisibile di materia che rappresenta la maggior parte della massa dell’universo. La Advanced Camera for Surveys di Hubble ha mappato l’impalcatura di materia oscura invisibile del superammasso Abell 901/902, così come la struttura dettagliata delle singole galassie in esso incorporate.

Le immagini fanno parte della Survey Abell 901/902 Galaxy Evolution, che copre una delle più grandi aree di cielo mai osservate dal telescopio Hubble. L’area indagata è così ampia che sono state necessarie 80 immagini di Hubble per coprire l’intero campo delle STAGES. Il nuovo lavoro è condotto da Meghan Gray dell’Università di Nottingham nel Regno Unito e da Catherine Heymans dell’Università della British Columbia di Vancouver, insieme a un team internazionale di scienziati.

Lo studio di Hubble ha individuato quattro aree principali del superammasso in cui la materia oscura si è raccolta in ciuffi densi, per un totale di 100 trilioni di volte la massa del Sole. Queste zone corrispondono alla posizione di centinaia di vecchie galassie che hanno vissuto una storia violenta nel loro passaggio dalla periferia del superammasso fino al cuore delle regioni più dense. Queste galassie costituiscono quattro distinti ammassi di galassie.

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Distribuzione della materia oscura nel super ammasso Abell 901/902.

“Grazie all’Advanced Camera for Surveys di Hubble, stiamo rilevando per la prima volta in questo super cluster gli accumuli irregolari di materia oscura”, ha detto Heymans. “Possiamo anche vedere un’estensione della materia oscura verso un gruppo molto caldo di galassie che emettono raggi X quando cadono nel nucleo del cluster più denso”.

La mappa della materia oscura è stata costruita misurando le forme distorte di oltre 60.000 galassie lontane. Per raggiungere la Terra, la luce delle galassie ha attraversato la materia oscura che circonda le galassie del superammasso ed  è stata piegata dal massiccio campo gravitazionale. Heymans ha usato la distorsione sottile osservata delle forme delle galassie per ricostruire la distribuzione della materia oscura nel superammasso usando un metodo chiamato lente gravitazionale debole. La mappa della materia oscura è 2,5 volte più nitida rispetto a un precedente sondaggio a terra del superammasso.

“La nuova mappa della materia oscura sottostante nel superammasso è un pezzo chiave di questo puzzle”, ha spiegato Gray. “Allo stesso tempo stiamo guardando in dettaglio alle galassie stesse”. L’obiettivo più ampio del sondaggio è quello di capire come le galassie sono influenzate dall’ambiente in cui vivono.

Sulla Terra, il ritmo della tranquilla vita di campagna è molto diverso dal trambusto della grande città. Allo stesso modo, le galassie che vivono in solitudine isolate sembrano molto diverse da quelle che si trovano nelle regioni più affollate dell’universo, come in un superammasso. “Sappiamo da tempo che le galassie in ambienti affollati tendono ad essere più vecchie, più rosse e più rotonde di quelle isolate”, ha detto Gray. “Le galassie sono continuamente attratte in gruppi e raggruppamenti sempre più grandi dall’inevitabile forza di gravità con l’evolversi dell’universo”.

In ambienti così affollati le galassie sono soggette ad una vita di violenza: collisioni ad alta velocità con altre galassie; rimozione del gas, l’alimentazione del carburante che usano per formare nuove stelle; e la distorsione dovuta alla forte forza gravitazionale della sottostante materia oscura invisibile. “Alcuni o tutti questi effetti possono giocare un ruolo chiave nella trasformazione delle galassie, che è quello che stiamo cercando di determinare”, ha detto Gray.

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Abell 901a.
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Abell 901b.

Il fatto che l’indagine STAGES si concentri simultaneamente sia sul quadro generale che sui dettagli può essere paragonato allo studio di una grande città. “È come se stessimo cercando di imparare tutto quello che possiamo su New York e sui newyorkesi”, ha spiegato Gray. “Stiamo esaminando caratteristiche su larga scala, come la mappatura delle strade, il conteggio dei grattacieli, il monitoraggio del traffico. 

Allo stesso tempo stiamo anche studiando i residenti per capire come gli stili di vita delle persone che vivono in centro differiscono da quelli dei sobborghi. Ma nel nostro caso la città è un superammasso, le strade sono materia oscura e le persone sono galassie”.

Ulteriori risultati da parte di altri membri del team supportano questa opinione. “Nel super cluster STAGES vediamo chiaramente che le trasformazioni stanno avvenendo alla periferia del super cluster, dove le galassie si muovono ancora relativamente lentamente e sentono per prime l’influenza dell’ambiente dell’ ammasso”, ha detto Christian Wolf, un Advanced Research Fellow dell’Università di Oxford nel Regno Unito.

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Abell 902

Il professore assistente Shardha Jogee e la studentessa Amanda Heiderman, entrambe dell’Università del Texas di Austin, sono d’accordo. “Vediamo più collisioni tra le galassie nelle regioni verso le quali le galassie stanno fluendo che nei centri degli ammassi”, ha detto Jogee. “Quando raggiungono il centro, si stanno muovendo troppo velocemente per scontrarsi e fondersi, ma in periferia il loro ritmo è più tranquillo, e hanno ancora tempo per interagire”.

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SW Group.

Il team di STAGES trova anche che le parti esterne dei cluster sono dove la formazione di stelle nelle galassie si sta lentamente spegnendo e dove i buchi neri supermassicci nel cuore delle galassie sono più attivi.

Aggiunge Heiderman: “Le galassie al centro dei cluster possono essere state lì per molto tempo e probabilmente hanno terminato la loro trasformazione. Ora sono vecchie, rotonde, rosse e morte”.

Il team ha in programma altri studi per capire come l’ambiente dei super cluster sia responsabile di produrre questi cambiamenti.

Abell 901/902 risiede a 2,6 miliardi di anni luce dalla Terra e misura più di 16 milioni di anni luce.

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