La dicotomia riguarda il cosiddetto momento angolare (per unità di massa) che in fisica è una misura delle dimensioni e della velocità di rotazione. Le galassie a spirale si trovano ad essere fortemente rotanti, con un momento angolare maggiore di un fattore di circa cinque rispetto alle ellittiche. Qual è l'origine di tale differenza? Un team di ricerca internazionale ha indagato sulla questione in uno studio appena pubblicato su Giornale Astrofisico . Il team è stato guidato da SISSA Ph.D. studente JingJing Shi sotto la supervisione del Prof. Andrea Lapi e Luigi Danese, e in collaborazione con il Prof. Huiyuan Wang dell'USTC (Hefei) e la Dott.ssa Claudia Mancuso dell'IRA-INAF (Bologna). I ricercatori hanno dedotto dalle osservazioni la quantità di gas caduta nella regione centrale di una galassia in via di sviluppo, dove avviene la maggior parte della formazione stellare.

Il risultato è che nelle galassie ellittiche, solo il 40% circa del gas disponibile è caduto in quella regione centrale. Più rilevante, questa formazione stellare alimentatrice di gas era caratterizzata da un momento angolare piuttosto basso. Questo è in netto contrasto con le condizioni che si trovano nelle spirali, dove la maggior parte del gas che finisce nelle stelle ha un momento angolare sensibilmente più alto. I ricercatori hanno tracciato la dicotomia nel momento angolare delle galassie a spirale ed ellittiche alle loro diverse storie di formazione. Le galassie ellittiche formano la maggior parte delle loro stelle in un rapido collasso in cui il momento angolare viene dissipato. Questo processo è probabilmente interrotto presto da potenti fuoriuscite di gas da esplosioni di supernova, venti stellari e forse anche dal buco nero supermassiccio centrale. Per le spirali, d'altra parte, il gas scendeva lentamente, conservando il suo momento angolare, e le stelle si sono formate costantemente lungo una scala temporale paragonabile all'età dell'universo.

"Fino a questi anni, nel paradigma della formazione e dell'evoluzione delle galassie, si pensava che le galassie ellittiche si fossero formate dalla fusione di dischi stellari nell'universo lontano. Lungo questa linea, si pensava che il loro momento angolare fosse il risultato di processi dissipativi durante tali eventi di fusione, " scrivono i ricercatori. Recentemente, questo paradigma era stato messo in discussione dalle osservazioni nel lontano infrarosso/sub-millimetrico dovute all'avvento di osservatori spaziali come Herschel e interferometri terrestri come l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA).

Queste osservazioni hanno il potere di penetrare attraverso la polvere interstellare svelando così i processi di formazione stellare in tempi molto lontani, galassie polverose che costituivano i progenitori delle ellittiche locali. "Il risultato netto di queste osservazioni è che le stelle che popolano le attuali ellittiche si formano principalmente in un rapido collasso dissipativo nelle regioni centrali delle galassie polverose che formano stelle. Dopo un breve lasso di tempo di meno di 1 miliardo di anni, la formazione stellare è stata spenta da potenti deflussi di gas." Nonostante questo cambio di prospettiva, l'origine del basso momento angolare osservato nelle ellittiche locali è rimasta poco chiara.

"Questo studio riconcilia il basso momento angolare osservato nelle odierne ellittiche con il nuovo paradigma che emerge dalle osservazioni di Herschel e ALMA dei loro progenitori, " concludono gli scienziati. "Abbiamo dimostrato che il basso momento angolare delle ellittiche è principalmente originato dalla natura nelle regioni centrali durante il primo processo di formazione delle galassie, e non nutrito sostanzialmente dall'ambiente attraverso eventi di fusione, come previsto nelle teorie precedenti."