Gli ammassi di galassie sono gli spazi più grandi dell'universo e contengono centinaia o addirittura migliaia di galassie. Nell'ambiente denso e inospitale di questi ammassi, le galassie interagiscono attivamente e questo può porre fine o rallentare la formazione delle stelle. Gli astronomi vogliono sapere perché.
Le galassie stanno morendo negli angoli più estremi dell'universo. La loro formazione stellare si sta arrestando e gli astronomi vogliono sapere perché.
I partecipanti a un grande progetto guidato dai canadesi sperano di farlo. Nel loro lavoro useranno uno dei telescopi più moderni. Il nuovo programma si chiama VERTICO e il suo obiettivo è studiare in dettaglio come l'ambiente stia uccidendo le sue galassie.
In qualità di direttore scientifico di questo programma, guido un team di 30 specialisti che, utilizzando il Large Atacam Millimeter Complex (ALMA), registrano l'idrogeno molecolare ad alta risoluzione allo stato gassoso in 51 galassie dal più vicino ammasso di galassie chiamato Ammasso Virgo.
Il complesso Atacama da 1,4 miliardi di dollari è stato commissionato nel 2013. Si tratta di un array di antenne di diversi radiotelescopi interconnessi installati a un'altitudine di 5.000 metri nel deserto di Atacama, nel nord del Cile. È il risultato di partnership internazionali tra Europa, Stati Uniti, Canada, Giappone, Corea del Sud, Taiwan e Cile. Essendo il più grande progetto astronomico terrestre attualmente in funzione, ALMA è il più avanzato complesso di telescopi a onde millimetriche. È ideale per studiare ammassi di gas freddo e denso da cui si formano nuove stelle, perché questo gas non può essere visto nella parte visibile dello spettro.
Gli ambiziosi programmi di ricerca di ALMA, come VERTICO, sono progettati per affrontare problemi scientifici strategici che portano a importanti progressi e scoperte nel campo.
Ammassi di galassie
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Il modo in cui le galassie vivono nell'universo, il modo in cui interagiscono con il loro ambiente intergalattico e tra loro, ha un impatto importante sulla loro capacità di formare stelle. Ma la questione di come esattamente questo spazio intergalattico predetermina la vita e la morte delle galassie rimane senza risposta.
Gli ammassi di galassie sono gli spazi più massicci e più grandi dell'universo, contenenti centinaia o addirittura migliaia di galassie. Dove c'è massa, c'è gravità. E le colossali forze gravitazionali presenti negli ammassi accelerano le galassie a velocità enormi, spesso migliaia di chilometri al secondo, e riscaldano anche il plasma nello spazio intergalattico a temperature così elevate che inizia a emettere raggi X.
Nell'ambiente denso e inospitale di questi ammassi, le galassie interagiscono attivamente con l'ambiente circostante e tra di loro. Questa interazione potrebbe interrompere o rallentare la formazione stellare.
Capire quali meccanismi di raffreddamento bloccano la formazione di stelle e come lo fanno è il compito principale dei partecipanti al programma congiunto VERTICO.
Ciclo di vita delle galassie
Quando le galassie nei loro ammassi collassano, il plasma intergalattico può rimuovere rapidamente il loro gas in una violenta reazione chiamata tidal stripping. Quando il combustibile che forma le stelle viene rimosso, essenzialmente uccide la galassia e la trasforma in un oggetto morto in cui non si formano più stelle.
Inoltre, l'alta temperatura degli ammassi può arrestare il raffreddamento dei gas caldi e il loro ispessimento, in base al quale si formano le galassie. In questo caso, il gas nella galassia non viene rimosso attivamente dall'ambiente, ma viene consumato quando si formano le stelle. Questo processo sta portando a una lenta ma inesorabile cessazione della formazione stellare. Questa conclusione ha un nome piuttosto strano e doloroso: esaurimento o soffocamento.
Questi processi possono procedere in modi diversi, ma ognuno di essi lascia una scia unica e identificabile nel gas che forma le stelle della galassia. Uno dei compiti principali del programma VERTICO è mettere insieme queste tracce e formare un quadro di come gli ammassi stanno causando cambiamenti nelle galassie. Sulla base dei risultati di molti anni di lavoro sullo studio dell'evoluzione galattica e dell'influenza dell'ambiente intergalattico su di essa, vogliamo risolvere nuovi enigmi molto importanti.
Soggetto ideale di ricerca
L'ammasso della Vergine è il luogo ideale per un'esplorazione così dettagliata dello spazio esterno. Questo è il grande ammasso di galassie più vicino a noi ed è in fase di formazione. Ciò significa che possiamo ottenere una visione statica delle galassie nelle diverse fasi del loro ciclo vitale. Questo ci permetterà di creare un quadro dettagliato di come la formazione stellare viene interrotta nelle galassie.
Le galassie nell'ammasso della Vergine sono osservate a quasi tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico (ad esempio, onde radio, onde ottiche, luce ultravioletta). Ma non possiamo ancora osservare il gas che forma le stelle (viene eseguito nella gamma millimetrica) con la precisione e la risoluzione richieste. VERTICO, come uno dei più grandi programmi di esplorazione galattica di ALMA, produrrà mappe ad alta risoluzione dell'idrogeno gassoso molecolare (combustibile per la formazione stellare) per 51 galassie.
Avendo ottenuto dati da questo ampio campione di galassie nel complesso di Atakam, saremo in grado di capire esattamente quale meccanismo di raffreddamento - stripping o esaurimento delle maree - sta uccidendo le galassie in ambienti estremi e come.
Mappando il gas di formazione stellare nelle galassie, che sono esempi inconfutabili di raffreddamento ambientale, i membri di VERTICO amplieranno la nostra comprensione di come si formano e si sviluppano le galassie in queste regioni più sature dell'universo.
Toby Brown
