Comunicato Stampa

La miglior veduta di sempre di due galassie che si scontrano nell'Universo lontano

ALMA applica i metodi di Sherlock Holmes

26 Agosto 2014

Utilizzando ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e molti altri telescopi sia da terra che dallo spazio, un'equipe internazionale di astronomi ha ottenuto la miglior veduta di sempre di una collisione avvenuta tra due galassie quando l'Universo aveva solo metà dell'età attuale. Hanno sfruttato l'aiuto di una lente di ingrandimento della dimensione di una galassia per rivelare dettagli altrimenti invisibili. Questi nuovi studi della galassia H-ATLAS J142935.3-002836 hanno mostrato che questo oggetto complesso e distante assomiglia alla collisione locale più nota, le galassie Antenne.

Il famoso detective letterario Sherlock Holmes usava una lente di ingrandimento per rivelare indizi poco visibili ma importanti. Gli astronomi ora sfruttano la potenza di molti telescopi da terra e dallo spazio [1] combinati con una forma di lente cosmica ancora più grande per studiare un caso di formazione stellare vigorosa nell'Universo distante.

"Mentre gli astronomi sono spesso limitati dalla potenza dei telescopi, in alcuni casi la nostra abilità di vedere i dettagli viene di gran lunga aumentata da lenti naturali, create dall'Universo", spiega l'autore principale Hugo Messias dell'Università di Concepción (Cile) e del Centro di Astronomia e Astrofisica dell'Università di Lisbona (Portogallo). "Einstein ha previsto nella sua teoria della relatività generale che, data una quantità sufficiente di massa, la luce non viaggia in linea retta ma viene piegata in modo simile alla luce rifratta da una normale lente".

Queste lenti cosmiche sono create da strutture massicce come galassie e ammassi di galassie, che deviano la luce degli oggetti che stanno dietro di loro a causa della forte gravità - un effetto noto come lente gravitazionale. L'ingrandimento prodotto da questo effetto permette agli astronomi di studiare oggetti che non sarebbero altrimenti visibili e di confrontare direttamente le galassie locali con quelle molto più lontane, che vediamo quando l'Universo era decisamente più giovane.

Ma perchè queste lenti funzionino la galassia lente e quella lontana devono essere perfettamente allineate.

"Questi allineamenti casuali sono molto rari e tendono a essere difficili da indentificare", aggiunte Hugo Messias, "ma studi recenti hanno dimostrato che osservando a lunghezze d'onda del lontano infrarosso e nel millimetrico possiamo identificare questi casi in modo più efficiente".

H-ATLAS J142935.3-002836 (o in breve H1429-0028) è una di queste sorgenti ed è stata trovata nella survey Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS). Anche se molto debole in luce visibile, è tra le più brillanti sorgenti finora trovate attraverso una lente gravitazionale nella banda del lontano infrarosso, anche se la vediamo in momento in cui l'Universo aveva solo metà dell'età attuale.

Sondare questo oggetto è compito al limite delle possibilità, e perciò l'equipe internazionale di astronomi ha iniziato una vasta campagna di follow-up usando i telescopi più potenti - sia da terra che dallo spazio - tra cui il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, ALMA, l'Osservatorio KECK, il JVLA (Karl Jansky Very Large Array) e altri. I diversi telescopi forniscono diversi punti di vista che possono essere combinati per ottenere la miglior comprensione della natura di questo oggetto.

Le immagini di Hubble e del Keck rivelano un anello di luce, indotto dalla gravità, intorno alla galassia in primo piano. Queste immagini ad alta risoluzione hanno anche mostrato che la galassia-lente è una galassia a disco vista di taglio - simile alla nostra galassia, la Via Lattea - che oscura parte della luce di sfondo a causa delle grandi nubi di polvere che contiene.

Questo oscuramento non è un problema per ALMA e per il JVLA, poichè questi due strumenti osservano il cielo a lunghezze d'onda più lunghe, che non vengono influenzate dalla polvere. Usando i dati combinati l'equipe ha scoperto che il sistema sullo sfondo è in effetti uno scontro in corso tra due galassie. Da questo punto in poi, ALMA e il JVLA hanno iniziato a svolgere un ruolo fondamentale nella caratterizzazione di questo oggetto.

In particolare, ALMA ha tracciato il monossido di carbonio, che ci permette uno studio dettagliato dei meccanismi di formazione stellare nelle galassie. Le osservazioni di ALMA hanno permesso di misurare il moto della materia nelll'oggetto più distante. Questo è stato fondamentale per dimostrare che l'oggetto ingrandito è una collisione galattica in corso che forma centinaia di nuove stelle ogni anno e che una delle galassie mostra segni di rotazione, indicazione di come questa fosse una galassia a disco prima dello scontro.

Il sistema formato da queste due galassie in collisione assomiglia a un oggetto molto più vicino a noi: le Antenne, una collisione spettacolare tra due galassie che si pensa abbiano avuto una struttura a disco nel passato. Mentre il sistema delle Antenne sta formando stelle a un tasso di sole poche decine di masse solari all'anno, H1429-0028 trasforma ogni anno in stelle una massa di gas pari a più di 400 volte la massa del Sole.

Rob Ivison, Direttore Scientifico dell'ESO e coautore del nuovo studio, conclude: "ALMA ci ha permesso di risolvere questo enigma poichè ci ha dato informazioni sulla velocità del gas nelle galassie e ciò rende possibile distinguere le varie componenti, svelando le caratteristiche peculiari dello scontro tra galassie. Questo bellissimo studio cattura in flagrante lo scontro tra le galassie, proprio mentre innesca un picco di formazione stellare".

Note

[1] Tra la schiera di strumenti usati per fornire indizi che aiutassero a scoprire il mistero di questo caso c'erano almeno tre telescopi dell'ESO - ALMA, APEX e VISTA. Gli altri telescopi e survey utilizzati sono: il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, il telescopio Gemini Sud, il telescopio Keck-II, il telescopio spaziale Spitzer della NASA, il JVLA (Jansky Very Large Array), CARMA, IRAM, la SDSS e WISE.

Ulteriori Informazioni

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, il Nord America e l'Asia Orientale, in cooperazione con la Repubblica del Cile. In Europa, ALMA è finanziata dall'ESO, in Nord America dalla U.S. National Science Foundation (NSF), in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e in Asia Orientale dagli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS), in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dell'Europa, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

Questo lavoro è stato presentato in un aritolco intitolato “Herschel-ATLAS and ALMA HATLAS J142935.3-002836, a lensed major merger at redshift 1.027”, di Hugo Messias et al., che verrà pubblicato online il 26 agosto 2014 dalla rivsita Astronomy & Astrophysics.

L'equipe è composta da Hugo Messias (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Cile; Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portogallo), Simon Dye (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Regno Unito), Neil Nagar (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Cile), Gustavo Orellana (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Cile), R. Shane Bussmann (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jae Calanog (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), Helmut Dannerbauer (Universität Wien, Institut für Astrophysik, Austria), Hai Fu (Astronomy Department, California Institute of Technology, USA), Edo Ibar (Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Astronomía y Astrofísica, Cile), Andrew Inohara (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), R. J. Ivison (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Regno Unito; ESO, Garching, Germania), Mattia Negrello (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), Dominik A. Riechers (Astronomy Department, California Institute of Technology, USA; Department of Astronomy, Cornell University, USA), Yun-Kyeong Sheen (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Simon Amber (The Open University, Milton Keynes, Regno Unito), Mark Birkinshaw (H. H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Regno Unito; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Nathan Bourne (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Regno Unito), Dave L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Regno Unito), Asantha Cooray (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA; Astronomy Department, California Institute of Technology, USA), Gianfranco De Zotti (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), Ricardo Demarco (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Cile), Loretta Dunne (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nuova Zelanda; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Regno Unito), Stephen Eales (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Regno Unito), Simone Fleuren (School of Mathematical Sciences, University of London, Regno Unito), Roxana E. Lupu (Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, USA), Steve J. Maddox (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nuova Zelanda; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Regno Unito), Michał J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Regno Unito), Alain Omont (Institut d’Astrophysique de Paris, UPMC Univ. Parigi, Francia), Kate Rowlands (School of Physics & Astronomy, University of St Andrews, Regno Unito), Dan Smith (Centre for Astrophysics Research, Science & Technology Research Institute, University of Hertfordshire, Regno Unito), Matt Smith (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Regno Unito) e Elisabetta Valiante (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Regno Unito).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) 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), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

Hugo Messias
Universidad de Concepción, Chile / Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugal
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E-mail: hmessias@oal.ul.pt

Richard Hook
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1426.