Un gruppo di astronomi guidati da Crystal Martin e Stephanie Ho dell'Università della California, Santa Barbara, ha scoperto una vertiginosa coreografia cosmica tra le tipiche galassie che formano stelle; il loro freddo alone di gas sembra essere al passo con i dischi galattici, girando nella stessa direzione.

I ricercatori hanno utilizzato l'Osservatorio W. M. Keck per ottenere la prima prova osservativa diretta che mostra che il gas alone corotante non è solo possibile, ma comune. I loro risultati suggeriscono che l'alone di gas vorticoso alla fine si avvicinerà a spirale verso il disco.

"Questo è un importante passo avanti nella comprensione di come crescono i dischi galattici, " disse Martino, Professore di Fisica presso l'UC Santa Barbara e autore principale dello studio. "Le galassie sono circondate da enormi serbatoi di gas che si estendono ben oltre le porzioni visibili delle galassie. Fino ad ora, è rimasto un mistero come esattamente questo materiale venga trasportato sui dischi galattici dove può alimentare la prossima generazione di formazione stellare".

Lo studio è pubblicato nel numero di oggi del Giornale Astrofisico e mostra i risultati combinati di 50 galassie standard di formazione stellare prese in un periodo di diversi anni.

Quasi un decennio fa, i modelli teorici prevedevano che il momento angolare del gas alone freddo rotante compensasse parzialmente la forza gravitazionale che lo spingeva verso la galassia, rallentando così il tasso di accrescimento del gas e allungando il periodo di crescita del disco.

I risultati del team confermano questa teoria, che mostrano che il momento angolare del gas dell'alone è abbastanza alto da rallentare la velocità di caduta ma non così alto da interrompere completamente l'alimentazione del disco galattico.

Metodologia

Gli astronomi hanno prima ottenuto spettri di quasar luminosi dietro le galassie che formano stelle per rilevare l'alone di gas invisibile tramite la sua firma della linea di assorbimento negli spettri dei quasar. Prossimo, i ricercatori hanno utilizzato il sistema di ottica adattiva della stella guida laser (LGSAO) del Keck Observatory e la fotocamera nel vicino infrarosso (NIRC2) sul telescopio Keck II, insieme alla Wide Field Camera 3 (WFC3) del telescopio spaziale Hubble, per ottenere immagini ad alta risoluzione delle galassie.

"Ciò che distingue questo lavoro dagli studi precedenti è che il nostro team ha anche utilizzato il quasar come "stella" di riferimento per il sistema AO della stella guida laser di Keck, " ha detto il co-autore Ho, uno studente laureato in fisica all'Università di Santa Barbara. "Questo metodo ha rimosso la sfocatura causata dall'atmosfera e ha prodotto le immagini dettagliate di cui avevamo bisogno per risolvere i dischi galattici e determinare geometricamente l'orientamento dei dischi galattici nello spazio tridimensionale".

Il team ha quindi misurato gli spostamenti Doppler delle nubi di gas utilizzando lo spettrometro per immagini a bassa risoluzione (LRIS) presso l'Osservatorio di Keck, oltre a ottenere spettri dall'Osservatorio di Apache Point. Ciò ha permesso ai ricercatori di determinare in quale direzione gira il gas e con quale velocità. I dati hanno dimostrato che il gas ruota nella stessa direzione della galassia, e il momento angolare del gas non è più forte della forza di gravità, il che significa che il gas entrerà a spirale nel disco galattico.

"Proprio come i pattinatori sul ghiaccio accumulano slancio e girano quando portano le braccia verso l'interno, il gas dell'alone è probabilmente in rotazione oggi perché un tempo si trovava a distanze molto maggiori dove è stato depositato dai venti galattici, spogliato dalle galassie satellite, o diretto verso la galassia da un filamento cosmico, " disse Martino.

Prossimi passi

Il prossimo passo per Martin e il suo team è misurare la velocità con cui il gas dell'alone viene trascinato nel disco galattico. Confrontare la velocità di afflusso con la velocità di formazione stellare fornirà una migliore cronologia dell'evoluzione delle normali galassie che formano stelle, e spiegare come i dischi galattici continuano a crescere su scale temporali molto lunghe che abbracciano miliardi di anni.