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Gli scienziati osservano per la prima volta il riaccrescimento di gas nelle galassie morenti

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Un nuovo studio condotto da scienziati che utilizzano l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), suggerisce che i gas precedentemente spostati possono riaccrescere sulle galassie, rallentando potenzialmente il processo di morte delle galassie causato dallo stripping della pressione del pistone e creando strutture uniche e più resistenti.

“Gran parte del lavoro precedente sulle galassie spogliate dalla pressione del pistone si concentra sul materiale che viene estratto dalle galassie. In questo nuovo lavoro vediamo del gas che invece di essere espulso dalla galassia per non tornare mai più si muove invece come un boomerang, viene espulso ma poi gira in tondo e ricade alla sua fonte“, ha affermato William Cramer, un astronomo dell’Arizona State University e autore principale del nuovo studio.

“Combinando i dati di Hubble e ALMA ad altissima risoluzione, siamo in grado di dimostrare che questo processo sta avvenendo”.

Lo stripping a pressione del pistone si riferisce al processo che sposta il gas dalle galassie, lasciandole senza il materiale necessario per formare nuove stelle.

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Mentre le galassie si muovono attraverso gli ammassi cui appartengono, il gas caldo noto come mezzo intra-ammasso, o spazio intermedio, agisce come un forte vento, spingendo i gas fuori dalle galassie in movimento.

Nel tempo, questo porta alla fame e alla “morte” delle galassie formatrici di stelle un tempo attive. Poiché lo stripping della pressione del pistone può accelerare il normale ciclo di vita delle galassie e alterare la quantità di gas molecolare al loro interno, è di particolare interesse per gli scienziati che studiano la vita, la maturazione e la morte delle galassie.

“Abbiamo visto nelle simulazioni che non tutto il gas spinto dallo stripping a pressione del pistone fuoriesce dalla galassia perché deve raggiungere la velocità di fuga per poter effettivamente fuggire e non ricadere. Il riaccrescimento che stiamo vedendo, crediamo provenga da nubi di gas che sono state spinte fuori dalla galassia dallo stripping della pressione del pistone e non hanno raggiunto la velocità di fuga, quindi stanno ricadendo”, sostiene Jeff Kenney, un astronomo della Yale University e coautore dello studio.

“Se stai cercando di prevedere quanto velocemente una galassia smetterà di formare stelle nel tempo e si trasformerà in una galassia rossa o morta, allora vuoi capire quanto sia efficace la pressione del pistone per estrarre il gas. Se non sai che il gas può ricadere sulla galassia e continuare a riciclare e formare nuove stelle, prevedi in modo eccessivo l’estinzione delle stelle”.

Il nuovo studio si concentra su NGC 4921, una galassia a spirale barrata e la più grande galassia a spirale nell’ammasso della chioma, situata a circa 320 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione della Coma di Berenice.

NGC 4921 è di particolare interesse per gli scienziati che studiano gli effetti dello stripping della pressione del pistone perché le prove sia del processo che delle sue conseguenze sono abbondanti.

“La pressione del pistone innesca la formazione stellare dal lato in cui sta avendo il maggiore impatto sulla galassia”, ha affermato Cramer. “È facile da identificare in NGC 4921 perché ci sono molte giovani stelle blu sul lato della galassia dove si sta verificando”.

Kenney ha aggiunto che la rimozione della pressione del pistone in NGC 4921 ha creato una linea forte e visibile tra il punto in cui la polvere esiste ancora nella galassia e il punto in cui non esiste.

“C’è una forte linea di polvere presente, e oltre a quella non c’è quasi nessun gas nella galassia. Pensiamo che quella parte della galassia sia stata quasi completamente ripulita dalla pressione del pistone”.

Utilizzando il ricevitore Band 6 di ALMA, gli scienziati sono stati in grado di risolvere il monossido di carbonio, la chiave per “vedere” sia quelle aree della galassia prive di gas, sia quelle in cui si sta riaccrescendo. “Sappiamo che la maggior parte del gas molecolare nelle galassie è sotto forma di idrogeno, ma l’idrogeno molecolare è molto difficile da osservare direttamente”, ha affermato Cramer.

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“Il monossido di carbonio è comunemente usato come proxy per lo studio del gas molecolare nelle galassie perché è molto più facile da osservare”.

La capacità di vedere di più della galassia, anche nella sua parte più debole, ha svelato interessanti strutture probabilmente create nel processo di spostamento del gas e ulteriormente immuni ai suoi effetti.

“La pressione dell’ariete sembra formare strutture uniche, o filamenti nelle galassie, che sono indizi su come una galassia si evolve sotto un vento a pressione d’ariete. Nel caso di NGC 4921, hanno una sorprendente somiglianza con la famosa nebulosa, i Pilastri della Creazione, anche se su una scala molto più massiccia”, ha detto Cramer. “Pensiamo che siano supportati da campi magnetici che impediscono loro di essere strappati via con il resto del gas”.

Le osservazioni hanno rivelato che le strutture sono più di semplici fili di gas e polvere, i filamenti hanno molta massa. “Questi filamenti sono più pesanti e più appiccicosi, trattengono il loro materiale più saldamente di quanto possa fare il resto del mezzo interstellare della galassia, e sembrano essere collegati a quella grande cresta di polvere sia nello spazio che in velocità”, sostiene Kenney.

Sono più simili alla melassa che al fumo. Se soffi semplicemente su qualcosa che è fumo, il fumo è leggero e si disperde e va in tutte le direzioni. Ma questo è molto più pesante del fumo”.

Sebbene si tratti di una svolta significativa, i risultati dello studio sono solo un punto di partenza per Cramer e Kenney, che hanno esaminato una piccola parte di una sola galassia.

“Se vogliamo prevedere il tasso di morte delle galassie e il tasso di natalità di nuove stelle, dobbiamo capire se e quanto del materiale che forma le stelle, originariamente perso a causa della pressione del pistone, viene effettivamente riciclato”, ha affermato Cramer.

“Queste osservazioni riguardano solo un quadrante di NGC 4921. Probabilmente c’è ancora più gas che ricade in altri quadranti. Anche se abbiamo confermato che un po’ di gas spogliato può “piovere” di nuovo, abbiamo bisogno di più osservazioni per quantificare quanto gas ricade e quante nuove stelle si formano di conseguenza”.

“Uno studio affascinante, che dimostra la potenza di ALMA e il vantaggio di combinare le sue osservazioni con quelle di un telescopio ad altre lunghezze d’onda”, ha aggiunto Joseph Pesce, responsabile del programma NRAO/ALMA presso la NSF.

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“Lo stripping della pressione del pistone è un fenomeno importante per le galassie negli ammassi e comprendere meglio il processo ci consente di comprendere meglio l’evoluzione delle galassie e la natura”.

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