Galassie a Disco: gli astronomi determinano la loro evoluzione

Le simulazioni al computer, stanno mostrando agli astrofisici come enormi ammassi di gas all'interno delle galassie, sparpagliano alcune stelle dalle loro orbite, creando alla fine una dissolvenza esponenziale nella luminosità di molti dischi delle galassie.

Di
Emanuele Tumminieri
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I ricercatori della Iowa State University, dell’Università del Wisconsin-Madison e della IBM Research hanno avviato studi da ben 10 anni, sul fenomeno che riguarda le galassie a disco. Inizialmente si sono concentrati su come i flocculenti (o ciuffi) massicci nelle giovani galassie, influenzino le orbite stellari e creano dischi di galassie con centri luminosi che sfumano nei bordi scuri.
(Come ha scritto Curtis Struck, professore di fisica e astronomia dello Iowa, in un riassunto della ricerca del 2013: “Nei dischi delle galassie, le cicatrici di un’infanzia ruvida e le macchie dell’adolescenza si attenuano con il tempo“.).
Questo gruppo è coautore di un nuovo articolo che afferma come le loro idee, sulla formazione di dischi esponenziali, si applicano più di quanto si immagini a giovani galassie. È anche un processo piuttosto robusto e universale in tutti i tipi di formazione. I dischi esponenziali, dopo tutto, sono comuni nelle galassie a spirale, nelle galassie ellittiche nane e in alcune galassie irregolari.

Galassie a Disco: Come possono, gli astrofisici spiegare questo fenomeno?

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Semplicemente usando modelli realistici per tracciare la dispersione delle stelle all’interno delle galassie, “Riteniamo di avere una comprensione molto più profonda dei processi fisici che risolvono questo problema chiave vecchio di quasi 50 anni“. Ha detto Struck.
I ricercatori hanno scoperto che gli impulsi gravitazionali provenienti da enormi ciuffi alterano le orbite delle stelle. Di conseguenza, la distribuzione stellare complessiva del disco cambia, e il profilo di luminosità esponenziale è un riflesso di quella nuova distribuzione stellare.
Le scoperte degli astrofisici sono riportate in un articolo appena pubblicato online su Avvisi Mensili della Royal Astronomical Society.
I coautori sono Struck e Jian Wu, un dottorando dello Iowa State in fisica e astronomia; Elena D’Onghia, professore associato di astronomia nel Wisconsin; e Bruce Elmegreen, ricercatore del Thomas J. Watson Research Center dell’IBM a Yorktown Heights, New York.

Le stelle sono sparse, i dischi sono levigati

“L’ultima modellazione computerizzata guidata da Wu è una pietra miliare di anni di miglioramenti del modello“, ha rilevato Struck. “I modelli precedenti hanno trattato le forze gravitazionali dei componenti della galassia in modo più approssimativo, e i ricercatori hanno studiato meno casi“.
Gli ultimi modelli mostrano come gli ammassi stellari e gli ammassi di gas interstellari all’interno delle galassie, possono modificare le orbite delle stelle vicine. Alcuni eventi di dispersione stellare modificano, in modo significativo le orbite stellari, catturando persino alcune stelle in loop attorno a cumuli massicci, prima che possano sfuggire al flusso generale di un disco galattico. Molti altri eventi di dispersione sono meno potenti, con meno stelle sparse e orbite che rimangono più circolari.
“La natura della dispersione è molto più complessa di quanto non si capisse in precedenza“. Afferma Struck. “Nonostante tutta questa complessità su piccola scala, essa è ancora in media alla regolare distribuzione della luce su grande scala“.
I modelli dicono anche qualcosa sul tempo necessario alla formazione di questi dischi di galassie esponenziali, secondo il documento dei ricercatori. I tipi di ciuffi e le densità iniziali dei dischi, influiscono sulla velocità dell’evoluzione, ma non sulla fluidità finale della luminosità.
Velocità in questo caso è un termine relativo, proprio perché i tempi di questi processi sono di miliardi di anni.
In tutto questo tempo, e anche con le galassie tipiche in cui le stelle sono inizialmente distribuite in vari modi, Wu ha detto che i modelli mostrano l’ubiquità del processo di dispersione delle stelle in modo esponenziale.
“La dispersione stellare è molto generale e universale” dichiara il ricercatore. “Funziona per spiegare la formazione di dischi esponenziali in così tanti casi“.