In un'analisi unica nel suo genere, Gli astrofisici della Northwestern University hanno scoperto che, contrariamente alla tradizione precedentemente standard, fino alla metà della materia nella nostra galassia della Via Lattea può provenire da galassie lontane. Di conseguenza, ognuno di noi può essere fatto in parte di materia extragalattica.

Utilizzando simulazioni al supercomputer, il team di ricerca ha trovato una nuova modalità importante e inaspettata per come le galassie, compresa la nostra Via Lattea, acquisirono la loro materia:il trasferimento intergalattico. Le simulazioni mostrano che le esplosioni di supernova espellono abbondanti quantità di gas dalle galassie, che fa sì che gli atomi vengano trasportati da una galassia all'altra tramite potenti venti galattici. Il trasferimento intergalattico è un fenomeno recentemente identificato, quali simulazioni indicano sarà fondamentale per capire come si evolvono le galassie.

"Dato quanto della materia di cui ci siamo formati potrebbe provenire da altre galassie, potremmo considerarci viaggiatori spaziali o immigrati extragalattici, " disse Daniel Anglés-Alcázar, un borsista post-dottorato nel centro di astrofisica della Northwestern, CIERA (Centro di esplorazione e ricerca interdisciplinare in astrofisica), che ha condotto lo studio. "È probabile che gran parte della materia della Via Lattea fosse in altre galassie prima che venisse espulsa da un potente vento, ha viaggiato attraverso lo spazio intergalattico e alla fine ha trovato la sua nuova casa nella Via Lattea".

Le galassie sono distanti l'una dall'altra, quindi, anche se i venti galattici si propagano a diverse centinaia di chilometri al secondo, questo processo si è verificato nel corso di diversi miliardi di anni.

Il professor Claude-André Faucher-Giguère e il suo gruppo di ricerca, insieme ai collaboratori del progetto FIRE ("Feedback In Realistic Environments"), di cui è co-direttore, aveva sviluppato sofisticate simulazioni numeriche che producevano modelli 3D realistici di galassie, seguendo la formazione di una galassia da subito dopo il Big Bang fino ai giorni nostri. Anglés-Alcázar ha quindi sviluppato algoritmi all'avanguardia per estrarre questa ricchezza di dati e quantificare il modo in cui le galassie acquisiscono materia dall'universo.

Lo studio, che richiedeva l'equivalente di diversi milioni di ore di calcolo continuo, sarà pubblicato il 26 luglio (27 luglio nel Regno Unito) dal Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

"Questo studio trasforma la nostra comprensione di come le galassie si sono formate dal Big Bang, " disse Faucher-Giguère, coautore dello studio e assistente professore di fisica e astronomia al Weinberg College of Arts and Sciences.

"Ciò che questa nuova modalità implica è che fino a metà degli atomi intorno a noi, incluso nel sistema solare, sulla Terra e in ognuno di noi, non proviene dalla nostra galassia ma da altre galassie, fino a un milione di anni luce di distanza, " Egli ha detto.

Tracciando in dettaglio i complessi flussi di materia nelle simulazioni, il team di ricerca ha scoperto che il gas scorre da galassie più piccole a galassie più grandi, come la Via Lattea, dove il gas forma le stelle. Questo trasferimento di massa attraverso i venti galattici può rappresentare fino al 50 percento della materia nelle galassie più grandi.

"Nelle nostre simulazioni, siamo stati in grado di tracciare le origini delle stelle nelle galassie simili alla Via Lattea e determinare se la stella si sia formata da materia endemica della galassia stessa o se si sia formata invece da gas precedentemente contenuto in un'altra galassia, " disse Anglés-Alcázar, l'autore corrispondente dello studio.

In una galassia, le stelle sono legate insieme:una grande collezione di stelle che orbitano attorno a un comune centro di massa. Dopo il Big Bang 14 miliardi di anni fa, l'universo era pieno di un gas uniforme, niente stelle, niente galassie. Ma c'erano piccole perturbazioni nel gas, e questi cominciarono a crescere per forza di gravità, alla fine formando stelle e galassie. Dopo la formazione delle galassie, ognuno aveva la sua identità.

"Le nostre origini sono molto meno locali di quanto pensassimo in precedenza, " disse Faucher-Giguère, un membro del CIERA. "Questo studio ci dà un'idea di come le cose intorno a noi sono collegate a oggetti distanti nel cielo".

I risultati aprono una nuova linea di ricerca nella comprensione della formazione delle galassie, dicono i ricercatori, e la previsione del trasferimento intergalattico può ora essere testata. Il team della Northwestern prevede di collaborare con astronomi osservativi che stanno lavorando con il telescopio spaziale Hubble e osservatori a terra per testare le previsioni di simulazione.

Le simulazioni sono state eseguite e analizzate utilizzando le strutture di supercalcolo Extreme Science and Engineering Discovery Environment della National Science Foundation, così come il cluster di computer ad alte prestazioni Quest della Northwestern.

Lo studio è intitolato "Il ciclo barionico cosmico e l'assemblaggio di massa della galassia nelle simulazioni FIRE".