Comunicato Stampa

La morte delle galassie giganti inizia dal centro

Osservazioni con il VLT e con Hubble mostrano che la formazione stellare termina prima nel cuore delle galassie ellittiche

16 Aprile 2015

Alcuni astronomi hanno mostrato per la prima volta come la formazione stellare nelle galassie "morte" abbia iniziato a perdere colpi miliardi di anni fa. Il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno rivelato che tre miliardi di anni dopo il Big Bang queste galassie costruivano ancora nuove stelle in periferia, ma non più al loro interno. Lo spegnimento della formazione stellare sembra essere iniziato nel nucleo delle galassie e poi essersi diffuso alle zone esterne. Questi risultati saranno pubblicati nel numero del 17 aprile 2015 della rivista Science.

Uno dei più grandi misteri dell'astrofisica è incentrato su come le galassie ellittiche massicce, ora quiescienti nel Universo contemporaneo, abbiano spento il tasso di formazione stellare un tempo forsennato. Queste galassie colossali, spesso chiamate sferoidi a causa della loro forma, impacchettano di solito le stelle nelle zone centrali con una densità dieci volte superiore a quella della nostra Via Lattea e hanno una massa totale dieci volte superiore.

Gli astronomi chiamano queste galassie "red and dead", cioè "rosse e morte", o "spente", poichè presentano una notevole abbondanza di stelle vecchie e rosse, una mancanza di stelle giovani e blu e non mostrano evidenza di nuova formazione stellare. L'età stimata delle stelle rosse suggerisce che le galassie ospiti abbiamo terminato di produrre nuove stelle circa dieci miliardi di anni fa. Questo spegnimento è iniziato proprio al culmine della formazione stellare nell'Universo, quando molte galassie erano ancora attive nella produzione di stelle a un ritmo venti volte superiore a quello odierno.

"Gli sferoidi massicci e spenti contengono circa metà delle stelle che l'Universo ha prodotto in tutta la sua vita", spiega Sandro Tacchella dell'ETH Zurich in Svizzera, autore principale dell'articolo. "Non possiamo dire di aver capito come si è evoluto l'Universo e come è diventato quale lo vediamo oggi, se non capiamo come queste galassie si sono formate."

Tacchella e colleghi hanno osservato in totale 22 galassie, che coprono un ampio intervallo di masse, a partire da un'epoca di circa tre milliardi dopo il Big Bang [1]. Lo strumento SINFONI installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO ha raccolto la luce da questo campione di galassie, mostrando esattamente il luogo in cui venivano sfornate le nuove stelle. SINFONI può realizzare queste misure così dettagliate di galassie distanti grazie al suo sistema di ottica adattiva, che in gran parte cancella l'effetto di sfuocatura causato dell'atmosfera terrestre.

I ricercatori hanno puntato anche il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA sullo stesso gruppo di galassie, sfruttando la posizione del telescopio nello spazio, al di sopra della nostra atmosfera che distorce le immagini. La fotocamera WFC3 di Hubble ha scattato immagini nel vicino infrarosso, rivelando la distribuzione spaziale delle stelle più vecchie all'interno delle galassie che stanno attivamente formandone di nuove.

"Ciò che sorprende è che il sistema di ottica adattiva di SINFONI può cancellare quasi completamente gli effetti atmosferici e raccogliere informazioni sull'ubicazione delle nursery di stelle, con la stessa precisione che Hubble consente di ottenere per la distribuzione della massa stellare," aggiunge Marcella Carollo, anch'essa dell'ETH Zurich e co-autrice dello studio.

Secondo i nuovi dati, le galassie più massicce del campione hanno mantenuto una produzione costante di nuove stelle nelle zone periferiche. Nei nuclei e nei rigonfiamenti centrali densamente popolati, invece, la formazione stellare si era già fermata.

"Questa dimostrazione del fatto che la formazione stellare si spegne a partire dall'interno nelle galassie massicce dovrebbe fare luce sui meccanismi coinvolti, che gli astronomi hanno a lungo dibattuto," afferma Alvio Renzini, dell'INAF-Osservatorio di Padova, Italia.

Una delle teorie di punta è che il materiale che serve per comporre le stelle viene disperso da torrenti di energia rilasciati dal buco nero supermassiccio al centro della galassia mentre divora disordinatamente il materiale circostante. Un'altra idea è che il gas nuovo smetta di fluire verso la galassia, lasciandola a secco di rifornimenti per le nuove stelle e trasformandola in uno sferoide rosso e spento.

"Molti suggerimenti teorici esistono su quale meccanismo fisico porti alla morte degli sferoidi massicci", conclude la coautrice Natascha Förster Schreiber, del Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik a Garching, Germania. "Scoprire che lo spegnimento della formazione stellare è iniziato dal centro e ha percorso la sua strada verso l'esterno è un passo molto importante per comprendere come l'Universo ha finito per apparire come è ora."

Note

[1] L'età dell'Universo è di circa 13,8 miliardi di anni, e perciò le galassie studiate da Tacchella e colleghi sono viste come apparivano circa 10 miliardi di anni fa.

Ulteriori Informazioni

Questo studio è stato presentato in un articolo intitolato “Evidence for mature bulges and an inside-out quenching phase 3 billion years after the Big Bang” di S. Tacchella et al., che verrà pubblicato dalla rivista Science il 17 aprile 2015.

L'equipe è composta da Sandro Tacchella (ETH Zurich, Svizzera), Marcella Carollo (ETH Zurich), Alvio Renzini (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), Natascha Förster Schreiber (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Germania), Philipp Lang (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Stijn Wuyts (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Giovanni Cresci (INAF, Italia), Avishai Dekel (The Hebrew University, Israele), Reinhard Genzel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik e University of California, Berkeley, California, USA), Simon Lilly (ETH Zurich), Chiara Mancini (INAF, ), Sarah Newman (University of California, Berkeley, California, USA), Masato Onodera (ETH Zurich), Alice Shapley (University of California, Los Angeles, USA), Linda Tacconi (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Germania), Joanna Woo (ETH Zurich) e Giovanni Zamorani (INAF, Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia).

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 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. 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 principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri 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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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1516.