Il gas riciclato alimenta un’enorme galassia nell’Universo primordiale

Osservato il gas che circonda una galassia massiccia con spostamento verso il rosso 2.3
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Flussi di gas intergalattico, arricchiti con elementi più pesanti dell’elio, circondano e si sviluppano a spirale in una galassia massiccia osservata a redshift 2.3. I risultati forniscono la prova del riciclo di gas arricchito durante la formazione delle galassie nell’Universo primordiale.

Le galassie si formano attraverso l’accrescimento di gas dal mezzo circumgalattico (CGM) e dal mezzo intergalattico (IGM), che successivamente si condensa in stelle. Simulazioni e osservazioni hanno dimostrato che l’accrescimento del flusso freddo – l’accumulo di gas intergalattico incontaminato che non contiene quasi nessun elemento più pesante dell’elio – fornisce carburante per il tasso di formazione stellare delle galassie nell’Universo primordiale. Tuttavia, i processi stellari in queste prime galassie, come le supernove, arricchiscono il gas all’interno della galassia con elementi più pesanti dell’elio, compreso il carbonio. I processi correlati possono persino espellere parte di questo materiale nell’IGM. La teoria prevede che il gas arricchito potrebbe successivamente essere riciclato, accrescendosi nuovamente nelle galassie, fornendo carburante aggiuntivo per sostenere più a lungo la rapida formazione stellare. Tuttavia, le osservazioni del gas arricchito che alimenta le galassie ad alto spostamento verso il rosso sono limitate.

Shiwu Zhang, Zheng Cai e colleghi si sono avvalsi dei telescopi Keck II e Subaru per osservare il gas che circonda una galassia massiccia con spostamento verso il rosso 2.3. Oltre all’elio e all’idrogeno, gli spettri di questa regione rivelano linee di emissione di carbonio ionizzato, indicando che il gas CGM che circonda la galassia si è arricchito di elementi più pesanti dell’elio. La modellazione cinematica delle osservazioni suggerisce che i flussi del gas arricchito si stanno muovendo a spirale verso la galassia massiccia.

Sulla base dei risultati, Zhang, Cai e coleghi hanno ipotizzato che il gas arricchito in entrata osservato sia stato riciclato da un precedente periodo di formazione stellare e hanno calcolato che potrebbe sostenere il tasso di formazione stellare osservato della galassia.

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