Il più massiccio, o pieno di stelle, una galassia è, più velocemente si formano le stelle in esso. Questa sembra essere la regola generale, che è contraddetto, però, da alcuni casi anomali, per esempio galassie sottili (non massicce) che sono iperattive nella loro formazione stellare. Finora il fenomeno era stato spiegato da eventi esterni catastrofici come la collisione e la fusione di galassie, ma una nuova teoria offre una spiegazione alternativa, correlato a un processo in situ (interno) di evoluzione delle galassie. La nuova teoria riproduce correttamente il comportamento delle galassie sia normali che anormali (o outlier), e può essere ulteriormente verificato da nuove osservazioni. Uno studio condotto dalla Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste, già postato nell'archivio astro.ph, sarà presto pubblicato in Giornale Astrofisico .

Se mettiamo le galassie per le quali abbiamo i dati rilevanti in un grafico che mette in relazione la massa delle stelle in ogni galassia con il tasso di formazione stellare di quella galassia, la maggior parte di esse apparirebbe come una nuvola compatta, che potrebbe essere descritto utilizzando una semplice funzione. Questo grafico è noto come Galaxy Main Sequence (GMS), una relazione osservativa fondamentale per gli scienziati che studiano le galassie. Il quadro che emerge è semplice:quanto più massiccia è la galassia, più veloce tende ad essere il suo processo di formazione stellare.

Ma semplice come sembra, c'è un problema. Ci sono alcune eccezioni (casi anomali o anomali) che non sembrano seguire la regola. Certe galassie, infatti, pur non contenendo molte stelle hanno tassi di formazione stellare molto intensi. L'ipotesi più accreditata per spiegare questi casi anomali invoca la collisione e la fusione tra due galassie:questi valori anomali non sarebbero quindi altro che galassie catturate durante la loro collisione, un fenomeno che porterebbe ad un improvviso, sebbene transitorio, aumento del loro tasso di formazione stellare.

Claudia Mancuso, Ricercatore SISSA e primo autore dello studio insieme ai professori SISSA Andrea Lapi e Luigi Danese, ha suggerito un'affascinante spiegazione alternativa:"Secondo l'approccio che abbiamo sviluppato alla SISSA e pubblicato solo pochi mesi fa, collisione e fusione, mentre possibile, non sono così rilevanti da poter spiegare la formazione e l'evoluzione delle galassie, compresi i valori anomali osservati in GMS, " dice lo scienziato. "Il nostro approccio offre una spiegazione in situ basata esclusivamente su processi interni alla galassia in evoluzione".

Il ruolo del buco nero centrale

In particolare, la spiegazione data da Mancuso e colleghi si basa sulla stretta relazione che esiste tra la formazione stellare e la crescita del buco nero centrale all'interno di galassie massicce. "Questi due eventi sono simultanei e interconnessi. Man mano che la galassia forma le stelle e aumenta la sua massa in modo costante e sostanziale, cresce anche il suo buco nero, e lo fa a un ritmo ancora più veloce, " spiega Mancuso. "A un certo punto il buco nero diventa così grande da sviluppare un 'vento energetico', che spazza via gas e polvere dall'ambiente circostante. Poiché questi sono materiali che vanno a formare nuove stelle, il processo di formazione delle stelle si interrompe bruscamente".

Sulla base di questo scenario, Mancuso e colleghi hanno formulato una previsione su GMS e hanno dimostrato che i loro risultati sono in eccellente accordo con la relazione media osservata, fornendo una nuova interpretazione per gli outlier. "Sono semplicemente galassie molto giovani, " spiega Mancuso. "Una galassia ai suoi primissimi stadi di vita, pieno di polvere e gas, ha un tasso di formazione stellare molto alto ma allo stesso tempo contiene ancora pochissime stelle perché non ha ancora avuto il tempo di formarle, tutto qui." Una spiegazione semplice ed elegante che non richiede alcun intervento esterno. Man mano che l'evoluzione procede, continua lo scienziato, le galassie si avvicinano sempre di più alla media del GMS, dove trascorreranno la maggior parte della loro vita, prima di essere "spento" dal vento energetico del buco nero. "Ecco perché la nuvola di dati è così densa in quella parte del diagramma, "aggiunge.

"Chiaramente, la prova del fuoco viene dalle osservazioni, " conclude Mancuso. "Abbiamo controllato l'età, stimato dall'osservazione, di alcuni outlier nel GMS, e in effetti sono sempre galassie molto giovani." Più di questo, ulteriori conferme potrebbero arrivare molto presto:"La nostra teoria infatti implica che galassie anomale, che sono giovani e hanno tassi di formazione stellare molto alti, sono ancora ricchi di gas, e questo ci permetterà di studiarli in profondità utilizzando l'interferometro ALMA."