Astrofisica: la ragnatela cosmica influenza l’evoluzione delle galassie

Durante il processo di evoluzione di una galassia, la formazione delle stelle rallenta quando essa si muove all’interno dei filamenti che compongono il “cosmic web” dell’universo

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filamenti che compongono la “ragnatela cosmica” – la rete lungo cui sono distribuite le galassie nell’universo – sono un ambiente di transizione in cui le galassie passano e si trasformano prima di finire all’interno degli ammassi di galassie.

Un gruppo internazionale di ricerca guidato da Gianluca Castignani, ricercatore al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna e associato INAF, ha mostrato ora in modo dettagliato che già durante questo passaggio nei filamenti, il processo di formazione delle stelle rallenta o si ferma del tutto, appaiono più di frequente forme ellittiche e diminuisce la quantità di idrogeno, sia atomico che molecolare: tutti elementi che indicano per le galassie la fine della loro vita attiva.

I risultati – pubblicati in due articoli su Astronomy & Astrophysics e su Astrophysical Journal Supplement Series – rappresentano un importante passo in avanti nella ricerca sui meccanismi con cui si formano le grandi strutture presenti nell’universo e su come le galassie evolvono insieme ad esse.

Sappiamo che molte proprietà delle galassie, come la loro morfologia, il contenuto di gas e il tasso di formazione stellare al loro interno sono influenzate direttamente dall’ambiente in cui si trovano. Sappiamo anche che all’interno di ambienti molto densi, come gli ammassi, le galassie riducono la loro capacità di formare nuove stelle e assumono una forma ellittica”, spiega Castignani, che è primo autore di entrambi i lavori. “Fino ad oggi non era però chiaro quale fosse il contributo dei filamenti in questo processo di trasformazione: è quello che abbiamo investigato con la nostra ricerca”.

Per capire in che modo i filamenti della ragnatela cosmica – nelle cui intersezioni tendono a formarsi gli ammassi di galassie – contribuiscono all’evoluzione delle galassie stesse, i ricercatori hanno messo a punto il più grande studio mai realizzato su questo tema, esaminando nel dettaglio l’ampio ambiente che circonda l’ammasso della Vergine: un ammasso nell’universo locale che contiene circa 1.500 galassie e si trova a circa 65 milioni di anni luce dalla nostra galassia, la Via Lattea.

ragnatela cosmica
Posizione dei filamenti studiati (Immagine: Lastro/Epfl)

Utilizzando i radiotelescopi di Nançay, in Francia, e di IRAM, sul Pico Veleta, in Spagna, gli studiosi hanno analizzato circa 7.000 galassie distribuite nell’area dell’ammasso della Vergine, in una regione che si estende fino a 12 volte il raggio viriale dell’ammasso. Di queste, 250 galassie sono risultate abbastanza massicce da permettere di realizzare una stima precisa del loro contenuto di gas, in particolare della quantità di idrogeno molecolare, elemento fondamentale per la formazione delle stelle.

Dall’analisi dei dati raccolti è emerso che le proprietà fondamentali delle galassie, come la loro morfologia, il tasso di formazione stellare, il contenuto di gas e l’efficienza con cui quest’ultimo viene consumato, vengono modificate nel passaggio da una posizione isolata all’interno dei filamenti della ragnatela cosmica e infine dentro gli ammassi di galassie”, dice ancora Castignani. “Questo ci dice che il ciclo vitale delle galassie è correlato alla densità dell’ambiente in cui si trovano”.

Nel campione di galassie che si trovano in aree isolate rispetto ai filamenti e all’ammasso della Vergine è infatti emerso che sono meno del 20% quelle che producono poche o nessuna nuova stella. All’interno dei filamenti il tasso può aumentare invece fino ad arrivare al 60% e all’interno dell’ammasso raggiunge l’80%. Risultati che aprono ora nuove sfide per la definizione dei modelli teorici sulla formazione delle galassie e la loro evoluzione all’interno delle strutture a larga scala.

Il lavoro di ricerca è stato guidato da Gianluca Castignani dell’Università di Bologna e associato INAF, insieme a Francoise Combes dell’Observatoire de Paris (Francia), Pascale Jablonka del Laboratorio di Astrofisica (LASTRO) della Scuola Politecnica di Losanna (Svizzera), Benedetta Vulcani dell’INAF di Padova, e Rose Finn del Siena College (USA).