Le galassie come la nostra Via Lattea sono fabbriche che usano la gravità per creare nuove stelle con l'idrogeno molecolare.

"La Via Lattea sta trasformando il gas in stelle a circa una media della massa del sole ogni anno, " disse Gregory Rudnick, professore di fisica e astronomia all'Università del Kansas. "La galassia è piena di gas, e riceviamo costantemente nuovo gas dall'esterno della galassia. Questo gas cade nella galassia sotto la forza di gravità, si forma in stelle e parte del gas viene espulso dalla galassia."

Ma alcune galassie hanno fermato questo processo di formazione stellare, e gli astronomi hanno avuto difficoltà a spiegare perché.

"Vediamo un sacco di galassie che non formano stelle, " Rudnick ha detto. "Per qualsiasi motivo, non hanno molto gas in loro, quindi non possono creare nuove stelle. La grande domanda è perché. Perché alcune galassie si spengono? Quando si spengono, sono rimasti con le stelle che hanno già, ma non ne fanno di nuovi."

Una chiave per risolvere questo enigma potrebbe essere una strana nuova classe di galassie a circa 6 miliardi di anni luce dalla Terra che stanno espellendo violentemente il proprio gas. Ora, Rudnick ha collaborato con scienziati di tutti gli Stati Uniti con una nuova sovvenzione della National Science Foundation per studiare queste galassie come mezzo per scoprire perché alcune galassie non hanno più il gas necessario per formare nuove stelle.

Parte del processo consiste nel mettere in discussione le recenti idee convenzionali sulla cessazione della formazione stellare.

"Uno dei modi in cui le persone hanno escogitato per bloccare la formazione stellare in una galassia è rimuovere in modo esplosivo il gas attraverso un nucleo galattico attivo, " Rudnick ha detto. "Ogni galassia, compreso il nostro, ha al centro un buco nero supermassiccio. Mentre il gas cade nel buco nero, proprio prima che colpisca il buco nero, diventa super-caldo, e l'energia che emette può effettivamente espellere il resto del gas dalla galassia. Alla gente piace questa idea perché è un meccanismo abbastanza energico da fare il lavoro di espellere tutto il gas dalla galassia".

Però, nel 2007 un team di astronomi ha scoperto un insieme di galassie "autoestinguenti" che hanno interrotto la formazione stellare con qualche altro meccanismo. Rudnick successivamente si unì a questa squadra, che ha condotto un'indagine pluriennale su questi oggetti.

"La nostra ricerca ha scoperto questo tipo di galassia da cui viene espulso gas a migliaia di chilometri al secondo, ovvero più di 3, 500 volte più veloce di un aereo a reazione, ma non ci sono assolutamente prove che nessun tipo di gas cada in un buco nero, " ha detto il ricercatore KU. "Quindi, c'è da chiedersi se quel processo del buco nero sia necessario o meno o se ci siano altri modi per farlo. Tu realizzi, 'Apetta un minuto, l'universo non è così semplice». Questo potrebbe dirci cose davvero nuove e interessanti su come si evolvono le galassie".

Con immagini migliori delle galassie dal telescopio spaziale Hubble, Rudnick e i suoi collaboratori si resero conto che il gas poteva essere espulso dalle galassie esclusivamente dalla luce concentrata delle stelle nelle galassie, senza bisogno di energia extra dal gas che cade sul buco nero.

"Utilizzando HST, questi punti sfocati che abbiamo visto prima dai nostri telescopi a terra ora mostravano queste caratteristiche che sembravano una collisione di galassie:avevano molti flussi di stelle intorno. Sorprendentemente, erano incredibilmente compatti, " Rudnick ha detto. "La Via Lattea ha tutte le sue stelle e il gas sparsi su 100, 000 anni luce, il che significa che ci vuole luce 100, 000 anni per andare da una parte all'altra. Queste galassie, che sono massicci come la Via Lattea, sembra che la maggior parte della loro massa sia stipata in qualcosa come 1, 000 anni luce. Così, sono enormi, ma sono anche superconcentrati. L'idea che abbiamo iniziato a sviluppare è che forse queste galassie sono così compatte che tutta la luce stellare di tutte le stelle in queste galassie incastrate in questo piccolo spazio è abbastanza intensa da sola da spingere il gas fuori dalle galassie".

Rudnick ha detto che l'idea è che le stelle emettano particelle di luce che andrebbero a sbattere contro le particelle di gas e "darebbero loro una piccola spinta. La somma di molte di queste piccole spinte è sufficiente per spingere tutto il gas fuori dalla galassia a velocità incredibili".

"Quando si condensa un'intera Via Lattea in un piccolo punto a causa di una fusione di galassie, può far sì che centinaia di miliardi di stelle si trovino in un luogo molto compatto, " ha detto. "Quando ciò accade, puoi mettere abbastanza luce in uno spazio abbastanza piccolo, e questo può essere sufficiente per spingere tutto il gas fuori da una galassia, senza bisogno di energia extra dal gas che cade in un buco nero supermassiccio".

Il lavoro della sovvenzione NSF consentirà un'ulteriore osservazione e studio di questa classe di galassie autoestinguenti. Rudnick ha detto che lui e i suoi colleghi studieranno le galassie in tutti i modi possibili, utilizzando telescopi come l'Osservatorio a raggi X CHANDRA della NASA, gli Osservatori Keck alle Hawaii e l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Cile.

"Quanto è comune che queste galassie si spengano in questo modo?" chiese. "La galassia è davvero in grado di espellere completamente tutto il suo gas o stiamo vedendo molto velocemente, piccolo ruscello? È come se avessi un bollitore sul fornello e fa caldo e dal bollitore fuoriesce un flusso di gas. Sai che questo gas sta sparando fuori, e vorremmo sapere se fuoriesce abbastanza gas da svuotare completamente il bollitore."

Rudnick è appena stato coautore di un articolo apparso su Giornale Astrofisico che ha usato il telescopio ALMA per guardare all'interno di una galassia autoestinguente "la più densa, il gas più freddo, la sostanza che sta effettivamente formando le stelle." In quel documento, loro chiedono, "Che prove abbiamo per l'esplosione del gas?"

Il ricercatore KU e i suoi coautori hanno scoperto che la galassia è i resti compatti di una violenta fusione tra due galassie. Questo "resto della fusione" ospita anche enormi venti di gas molecolare denso ma senza alcuna traccia di un nucleo galattico attivo. Volevano determinare la velocità con cui il gas denso veniva espulso dalla galassia.

"ALMA usa la luce con una lunghezza d'onda molto più lunga della luce visibile, con una lunghezza d'onda di un decimo di millimetro, " Ha detto Rudnick. "Si scopre che le molecole di monossido di carbonio in questo gas emettono luce che puoi vedere con un telescopio dalla Terra. La maggior parte del gas è in realtà idrogeno, ma l'idrogeno è difficile da vedere dalla Terra, quindi scegliamo un gas traccia. È molto simile al gas naturale, non puoi sentirne l'odore, così ci hanno messo dentro qualcosa per farle puzzare di uova marce. Il monossido di carbonio funziona così, in quanto ci dice dove si trova l'idrogeno molecolare difficile da vedere. Usiamo ALMA per rilevare il monossido di carbonio e lo usiamo per rilevare la quantità di gas molecolare totale. Abbiamo trovato questo gas, che costituisce gran parte di ciò che ha la galassia, si sta muovendo dal centro della galassia a 1, 000 chilometri al secondo. È davvero la roba che forma le stelle che viene spenta".