La collaborazione internazionale Spitzer Adaptation of the Red-sequence Cluster Survey (SpARCS) con sede presso l'Università della California, Riverside ha combinato le osservazioni di alcuni dei telescopi più potenti del mondo per effettuare uno dei più grandi studi finora sul gas molecolare - la materia prima che alimenta la formazione stellare in tutto l'universo - in tre dei più distanti ammassi di galassie mai trovati, rilevate come apparivano quando l'universo aveva solo quattro miliardi di anni.

I risultati sono stati recentemente pubblicati in Le Lettere del Giornale Astrofisico . Allison Nobile, un ricercatore post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology, ha condotto questa nuova ricerca dalla collaborazione SpARCS.

Gli ammassi sono regioni rare dell'universo costituite da gruppi ristretti di centinaia di galassie contenenti trilioni di stelle, così come il gas caldo e la misteriosa materia oscura. Primo, il team di ricerca ha utilizzato osservazioni spettroscopiche dall'Osservatorio W.M. Keck su Mauna Kea, Hawaii, e il Very Large Telescope in Cile che ha confermato che 11 galassie erano membri di formazione stellare dei tre ammassi massicci. Prossimo, i ricercatori hanno scattato immagini attraverso più filtri dal telescopio spaziale Hubble della NASA, che ha rivelato una sorprendente diversità nell'aspetto delle galassie, con alcune galassie che hanno già formato grandi dischi con bracci a spirale.

Uno dei telescopi utilizzati dagli scienziati di SpARCS è l'estremamente sensibile telescopio Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in grado di rilevare direttamente le onde radio emesse dal gas molecolare che si trova nelle galassie dell'universo primordiale. Le osservazioni di ALMA hanno permesso agli scienziati di determinare la quantità di gas molecolare in ciascuna galassia, e ha fornito la migliore misurazione di quanto carburante era disponibile per formare le stelle.

I ricercatori hanno confrontato le proprietà delle galassie in questi ammassi con le proprietà delle "galassie di campo" (galassie che si trovano in ambienti più tipici con meno vicini). Con loro sorpresa, hanno scoperto che le galassie a grappolo avevano quantità maggiori di gas molecolare rispetto alla quantità di stelle nella galassia, rispetto alle galassie di campo. La scoperta ha sconcertato il team perché è noto da tempo che quando una galassia cade in un ammasso, interazioni con altre galassie a grappolo e gas caldo accelerano l'arresto della sua formazione stellare rispetto a quella di una galassia di campo simile (il processo è noto come tempra ambientale ).

"Questo è sicuramente un risultato intrigante, "ha detto Gillian Wilson, professore di fisica e astronomia all'UC Riverside e leader della collaborazione SpARCS. "Se le galassie a grappolo hanno più carburante a loro disposizione, potresti aspettarti che formino più stelle che galassie di campo, eppure non lo sono".

Nobile, un collaboratore di SpARCS e capofila dello studio, suggerisce diverse possibili spiegazioni:è possibile che qualcosa sull'essere al caldo, L'ambiente aspro dell'ammasso circondato da molte galassie vicine perturba il gas molecolare nelle galassie a grappolo in modo tale che una frazione più piccola di quel gas forma attivamente le stelle. In alternativa, è possibile che un processo ambientale, come una maggiore attività di fusione nelle galassie a grappolo, risultati nelle differenze osservate tra le popolazioni di galassie di ammassi e di campo.

"Anche se l'attuale studio non risponde alla domanda su quale processo fisico sia il principale responsabile della causa delle maggiori quantità di gas molecolare, fornisce la misurazione più accurata finora di quanto gas molecolare esiste nelle galassie negli ammassi nell'universo primordiale, " disse Wilson.

Il team di SpARCS ha sviluppato nuove tecniche utilizzando le osservazioni a infrarossi del telescopio spaziale Spitzer della NASA per identificare centinaia di ammassi di galassie precedentemente sconosciuti nell'universo primordiale. Nel futuro, hanno in programma di studiare un campione più ampio di cluster. Il team ha recentemente ricevuto ulteriore tempo su ALMA, l'Osservatorio W.M. Keck, e il telescopio spaziale Hubble per continuare a indagare su come il quartiere in cui vive una galassia determina per quanto tempo può formare stelle.