Astrofisica | Record di galassie per studiare l'evoluzione dell'universo

Più di mille galassie appartenenti all’ammasso Abell S1603, la cui luce ha viaggiato per quattro miliardi di anni prima di raggiungerci. Ѐ un campione spettroscopico da record quello studiato nell'ultimo lavoro di Amata Mercurio, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, con la partecipazione di Unife.

La qualità senza precedenti delle osservazioni, realizzate con il Very Large Telescope dell’ESO in Cile, ha permesso di esaminare in dettaglio gli effetti ambientali e dinamici sull’evoluzione delle galassie all’interno dell’ammasso.

"Gli ammassi di galassie sono le più grandi strutture nell’universo tenute insieme dalla gravità: possono contenere centinaia o migliaia di galassie, permeate da enormi quantità di gas a temperature di milioni di gradi e oltre, e da quantità ancora maggiori della invisibile materia oscura. Sono strutture gigantesche, che nascono dall’assemblaggio “gerarchico” di elementi più piccoli - aloni di materia oscura e galassie - nel corso dei miliardi di anni di storia del cosmo. Ma i meccanismi che regolano l'evoluzione delle galassie all’interno di questi immensi calderoni celesti sono ancora in parte misteriosi" spiegano gli autori.

Gli astrofisici si interrogano sulle modalità esatte e le epoche della storia cosmica in cui le galassie vengono inglobate da un ammasso e se questo fenomeno, detto “accrescimento”, può avere effetti apprezzabili sulle proprietà fisiche di tali galassie. Anche i moti delle galassie all'interno dell'ammasso destano particolare interesse poiché potrebbero avere un impatto non trascurabile sull’attività di formazione stellare all’interno delle galassie stesse.

Un nuovo studio, guidato da Amata Mercurio dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Napoli a capo di un team internazionale che coinvolge numerosi ricercatori e ricercatrici dell’INAF e di diverse università italiane, tra cui il Professor Piero Rosati dell’Università di Ferrara, ha analizzato per la prima volta in dettaglio i moti delle galassie in funzione della loro formazione stellare all’interno di un singolo ammasso: il gigantesco Abell S1603, con una massa totale pari a circa tre milioni di miliardi quella del Sole. L’ammasso si trova a circa quattro miliardi di anni luce da noi: la luce che vediamo, quindi, è stata emessa quando l’Universo aveva quasi dieci miliardi di anni.

“Finora questo tipo di studi era stato sempre condotto mettendo insieme dati di galassie provenienti da ammassi diversi, al fine di raggiungere un campione statisticamente significativo, impedendo così, di fatto, l’analisi di eventuali dipendenze evolutive dovute alle caratteristiche dinamiche e all’accrescimento dell’ammasso stesso”, spiega Mercurio, prima autrice dell’articolo pubblicato su Astronomy & Astrophysics. “Adesso invece abbiamo potuto analizzare un campione spettroscopico di galassie di ammasso ‘da record’ costituito da ben 1234 galassie che si estende fino a piccole masse stellari”.

“Uno dei risultati principali del nuovo lavoro è che fra le galassie 'passive', cioè quelle che non formano più stelle, quelle di piccola massa sono state inglobate dall'ammasso prima di quelle di grande massa”, dice il co-autore Andrea Biviano dell'INAF di Trieste.

Il team ha inoltre riscontrato una asimmetria nella distribuzione delle velocità delle galassie all’interno dell’ammasso: quelle che hanno già attraversato le regioni centrali dell’ammasso e stanno tornando indietro, sembrano infatti muoversi a velocità più elevate rispetto alla media.

Un tale risultato non ha precedenti osservativi e non si può ottenere se non con un campione spettroscopico come quello utilizzato in questo lavoro, che include anche galassie di piccola massa stellare. La ricerca dimostra l’importanza dell’analisi di dati spettroscopici di grandi campioni di galassie per ottenere nuove informazioni sui meccanismi che regolano la crescita degli ammassi e i relativi effetti sull’evoluzione delle proprietà delle galassie al loro interno.

“Lo studio è basato su osservazioni realizzate con gli spettrografi VIMOS e MUSE al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, in Cile, integrate da dati raccolti con il telescopio spaziale Hubble e con il Wide Field Imager presso un altro osservatorio dell’ESO, sempre in Cile. Questa ricerca fa parte del progetto CLASH-VLT che sta studiando tredici ammassi di galassie a un livello di precisione senza precedenti”, aggiunge Piero Rosati dell’Università di Ferrara, co-autore del nuovo studio e responsabile scientifico del progetto.

“Questa pubblicazione si è dilungata per tanto, tanto tempo: alcuni risultati ci sembravano così sorprendenti che facevamo continuamente test e verifiche per esserne estremamente sicuri”, conclude Mercurio. “Il vero segreto delle scoperta sta nella qualità dei dati: adesso l'avanzamento delle tecnologie – intese sia come strumenti che come metodi di analisi – offre delle possibilità impensabili sino a poco fa”.

Per saperne di più

L’articolo "CLASH-VLT: Abell S1063. Cluster assembly history and spectroscopic catalogue" è stato pubblicato online sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Gli autori sono A. Mercurio, P. Rosati, A. Biviano, M. Annunziatella, M. Girardi, B. Sartoris, M. Nonino, M. Brescia, G. Riccio, C. Grillo, I. Balestra, G. B. Caminha, G. De Lucia, R. Gobat, S. Seitz, P. Tozzi, M. Scodeggio, E. Vanzella, G. Angora, P. Bergamini, S. Borgani, R. Demarco, M. Meneghetti, V. Strazzullo, L. Tortorelli, K. Umetsu, A. Fritz, D. Gruen, D. Kelson, M. Lombardi, C. Maier, M. Postman, G. Rodighiero e B. Ziegler.

Tratto da comunicato stampa a cura dell'Ufficio stampa INAF