Un team guidato dall'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha trovato il modo più preciso in assoluto per misurare la velocità con cui le stelle si formano nelle galassie usando la loro emissione radio a una gamma di frequenza di 1-10 Gigahertz.

Quasi tutta la luce che vediamo nell'universo proviene da stelle che si formano all'interno di dense nubi di gas nel mezzo interstellare. La velocità con cui si formano (denominato tasso di formazione stellare, o SFR) dipende dalle riserve di gas nelle galassie e dalle condizioni fisiche nel mezzo interstellare, che variano con l'evoluzione delle stelle stesse. Misurare il tasso di formazione stellare è quindi fondamentale per comprendere la formazione e l'evoluzione delle galassie.

Fino ad ora, sono state eseguite una serie di osservazioni a diverse lunghezze d'onda per calcolare l'SFR, ognuno con i suoi vantaggi e svantaggi. Essendo i traccianti SFR più comunemente usati, l'emissione visibile e quella ultravioletta possono essere in parte assorbite dalla polvere interstellare. Ciò ha motivato l'uso di traccianti ibridi, che combinano due o più emissioni diverse, compreso l'infrarosso, che può aiutare a correggere questo assorbimento di polvere. Però, l'uso di questi traccianti è spesso incerto perché altre fonti o meccanismi non legati alla formazione di stelle massicce possono intervenire e creare confusione.

Ora, un gruppo di ricerca internazionale guidato dall'astrofisico IAC Fatemeh Tabatabaei ha effettuato un'analisi dettagliata della distribuzione dell'energia spettrale di un campione di galassie, ed è stato in grado di misurare, per la prima volta, l'energia che emettono all'interno della gamma di frequenza di 1-10 Gigahertz che può essere utilizzata per conoscere i loro tassi di formazione stellare. “Abbiamo utilizzato” spiega questo ricercatore “l'emissione radio perché, negli studi precedenti, è stata rilevata una stretta correlazione tra la radio e l'emissione infrarossa, coprendo un intervallo di più di quattro ordini di grandezza". Per spiegare questa correlazione, sono stati necessari studi più dettagliati per comprendere le fonti energetiche ei processi che producono l'emissione radio osservata nelle galassie.

"Abbiamo deciso all'interno del gruppo di ricerca di effettuare studi sulle galassie dal campione KINGFISH (Key Insights on Near Galaxies:a Far-Infrared Survey with Herschel) a una serie di frequenze radio", ricorda Eva Schinnerer del Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) di Heidelberg, Germania. Il campione finale è costituito da 52 galassie con proprietà molto diverse. "Come piatto unico, il telescopio Effelsberg di 100 m con la sua elevata sensibilità è lo strumento ideale per ricevere flussi radio affidabili di oggetti estesi deboli come le galassie", spiega Marita Krause del Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) di Bonn, Germania, che era incaricato delle osservazioni radio di quelle galassie con il radiotelescopio Effelsberg. "Lo abbiamo chiamato il progetto KINGFISHER, che significa galassie KINGFISH che emettono in radio."

I risultati di questo progetto, pubblicato oggi in Il Giornale Astrofisico , mostrano che l'emissione radio da 1-10 Gigahertz utilizzata è un tracciatore di formazione stellare ideale per diversi motivi. in primo luogo, la polvere interstellare non attenua né assorbe le radiazioni a queste frequenze; in secondo luogo, è emesso da stelle massicce durante diverse fasi della loro formazione, dai giovani oggetti stellari alle regioni HII (zone di gas ionizzato) e ai resti di supernova, e infine, non è necessario combinarlo con nessun altro tracciante. Per queste ragioni, le misurazioni nell'intervallo prescelto sono un modo più rigoroso per stimare il tasso di formazione di stelle massicce rispetto ai traccianti utilizzati tradizionalmente.

Questo studio chiarisce anche la natura dei processi di feedback che si verificano a causa dell'attività di formazione stellare, che sono fondamentali nell'evoluzione delle galassie. "Differenziando le origini del continuum radio, potremmo dedurre che gli elettroni dei raggi cosmici (un componente del mezzo interstellare) sono più giovani e più energetici nelle galassie con tassi di formazione stellare più elevati, che possono causare forti venti e deflussi e avere importanti conseguenze nella regolazione della formazione stellare", spiega Fatemeh Tabatabaei.