L’esuberanza delle galassie starburst

Anche le galassie, come ogni cosa nell’universo, hanno un proprio ciclo vitale. Nel pieno della “vita” una galassia risplende intensamente di luce ultravioletta, segno della presenza di stelle giovani, calde e luminose. Quando una galassia contiene principalmente stelle gialle o rosse emette poca o niente luce ultravioletta. Queste galassie vengono pertanto definite “morte o morenti“.

Le galassie morte

A questo punto, se la galassia possiede una massa sufficiente, assume una forma ellittica e non genererà più nuove stelle. Tra i 300 e i 600 milioni di anni luce da noi, si possono osservare moltissime galassie “morte“, riunite in grandi gruppi chiamati ammassi di galassie.

La maggior parte degli ammassi di galassie era completa quando l’universo aveva appena la metà dell’età stimata. Queste galassie sarebbero cresciute fino alle dimensioni, ed anche di più, della Via Lattea impiegando anche oltre 10 miliardi di anni meno della nostra galassia. Questo processo accelerato apre interessanti problemi nell’ambito della formazione del cosmo.

I protoammassi

I protoammassi da cui si formarono queste galassie “morte” erano regioni dello spazio incredibilmente violente che producevano stelle ad un ritmo forsennato. Sono pochi anni che gli astronomi hanno gli strumenti idonei per andare a caccia dei protoammassi che sono lontani, nello spazio e nel tempo, di oltre 10 miliardi di anni luce. Come se non bastasse, questi protoammassi nascondono le loro galassie con massa maggiore dietro lo schermo di enormi distese di polvere.

Le galassie più comuni formano da una a qualche decina di stelle di tipo solare l’anno. La Via Lattea è una di queste. Queste galassie sono dei “diesel”, producono lentamente, ma in modo costante nuove stelle per circa 10 miliardi di anni, rimanendo azzurre e simili a dischi.

Le galassie starburst

Poi vi sono le cosiddette galassie starburst, in cui il processo di formazione stellare è eccezionalmente violento, se comparato al normale tasso di formazione nella gran parte delle galassie. Le galassie mostrano un picco nella formazione di nuove stelle specialmente dopo una collisione o un incontro ravvicinato con altre galassie. Questo tasso di formazione stellare è talmente elevato per una galassia che ne va incontro, che, se il tasso è sostenuto, le sue riserve di gas si esauriranno molto più in fretta rispetto a quella che è la normale scala evolutiva del protoammasso ospitante.

Tutto il loro ciclo vitale può esaurirsi in poco più di 300 milioni di anni. Osservando abbastanza in profondità nello spazio dovremmo trovare molte starburst, progenitrici delle galassie ellittiche massicce e morte che osserviamo oggi negli ammassi. Tuttavia osservare le galassie starburst negli ammassi è tutt’altro che facile, di fatto risultano invisibili se osservate con telescopi ottici o ultravioletti. Sono invece ben evidenti se “catturate” nello spettro dell’infrarosso.

Una nuova generazione di telescopi

Dai primi anni Duemila una nuova generazione di telescopi ci ha permesso di svelare milioni di galassie prima invisibili. Si è scoperto così che le starburst polverose “vivono” preferibilmente accanto ad altre grandi galassie che formano attivamente stelle. Dal 2013 poi con l’avvento di ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ubicato ad alta quota nel deserto del Cile, è stato possibile rilevare vivai stellari ricchi di polvere e gas nelle galassie di formazione stellare.

Nel 2018, due team indipendenti di astronomi, grazie ad ALMA, sono riusciti ad individuare due gruppi di galassie: SPT2349-56 formato da 14 galassie e Distant Red Core (DRC) costituito da 10 galassie. I due gruppi, collocati in parti distinte dell’universo, sono risultati ancora molto attivi e in crescita.

In ognuno di loro nasce quasi 10.000 volte la massa stellare in un anno rispetto alla Via Lattea, su un volume pari alla metà del nostro Gruppo Locale che comprende anche Andromeda ed altre galassie minori. Se il tasso di crescita continuerà con questo ritmo i due protoammassi consumeranno tutto il “carburante” disponibile in qualche centinaia di milioni d’anni, trasformandosi poi nelle gigantesche galassie ellittiche morte.

Ripensare la genesi del ciclo vitale delle galassie?

Sempre nel 2018 il gruppo di ricerca che aveva scoperto DRC, utilizzando per la prima volta l’emissione ottica ed ultravioletta è riuscito a misurare la luce della sua popolazione di stelle adulte. Hanno scoperto così che almeno la metà delle galassie che costituivano DRC avevano una forma irregolare, tipica degli effetti di collisione tra galassie.

Inoltre alcune galassie del Distant Red Core avevano formato almeno 3 volte più stelle della nostra Via Lattea ed in molto minor tempo. Questa osservazione contrasta con quanto predice il modello attuale sul ciclo vitale delle galassie. Le “stranezze” non finiscono qui, simulando il ritmo di crescita DRC potrebbe superare in grandezza il più grande ammasso di galassie conosciuto: El Gordo.

I problemi aperti da queste osservazioni indurranno forse gli astronomi a ripensare la cronologia e più in generale la genesi della formazione delle galassie, anche a costo di mettere in crisi quanto si credeva fin qui appurato.

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