I pannelli superiori mostrano le mappe della velocità stellare media misurata di due galassie di esempio:Il colore blu significa che le stelle in questa parte della galassia si muovono verso di noi e i colori rossi si allontanano da noi. Il tipo di rotazione per la galassia a sinistra è tipico delle galassie. La maggior parte delle galassie ruota in questo modo. La rotazione attorno agli assi lunghi della galassia a destra è insolita, e si applica solo a una piccola frazione di galassie. Questa frazione aumenta man mano che le galassie diventano più massicce. Credito:MUSE/D. Krajnovic
Prendendo di mira le galassie più massicce del nostro universo, gli astronomi hanno studiato come si muovono le loro stelle. I risultati sono sorprendenti:mentre la metà di loro ruota attorno al proprio asse corto come previsto, l'altra metà gira intorno al loro asse lungo. Tale cinematica è molto probabilmente il risultato di un tipo speciale di fusione di galassie, coinvolgendo già massiccia, galassie di massa simile. Ciò implicherebbe che la crescita delle galassie più massicce e più grandi sia governata da questi rari eventi.
Esaminare gli estremi della popolazione galattica
Misurare il modo in cui le stelle si muovono all'interno delle galassie è un modo molto potente per conoscere la struttura interna delle galassie, in particolare proprietà come la loro forma tridimensionale e, in definitiva, qual è il loro potenziale gravitazionale.
Per studiare le galassie più grandi e massicce, un team scientifico guidato da Davor Krajnovic del Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) ha selezionato un campione di alcune delle galassie più luminose fino a una distanza di 800 milioni di anni luce. Questi vivono in grandi insiemi di galassie, in alcune delle regioni più densamente popolate del nostro Universo, come il Superammasso di Shapley. Sono anche molto luminosi e rari. Le galassie più massicce sono circa cento volte più massicce della nostra galassia, la Via Lattea, che a sua volta ha già una massa stellare di 60 miliardi di soli. Inoltre non hanno quasi gas, la maggior parte delle loro stelle sono molto vecchie (almeno 10 miliardi di anni) e non formano più stelle.
Sfortunatamente, queste galassie sono troppo lontane da noi per essere risolte in singole stelle e nei loro moti. Si possono solo osservare i moti medi delle stelle all'interno di determinate regioni. "Questo è ciò in cui sono bravi gli spettrografi a campo integrale", spiega Davor Krajnovic. "Abbiamo osservato queste galassie con MUSE, il meraviglioso spettrografo a campo integrale del Very Large Telescope dell'ESO sul Cerro Paranal in Cile. Le galassie massicce possono avere tutti i tipi di cinematica, alcuni girano come frisbee, ma la maggior parte non ha un senso di rotazione specifico. Abbiamo osservato le galassie più massicce e le abbiamo trovate diverse dalle altre galassie".
Dai dischi ai palloni da rugby
La maggior parte delle galassie di massa intermedia mostra moti stellari molto regolari, come ci si aspetterebbe da dischi come il nostro Milky Way. In tali galassie, il senso di rotazione è ben definito attorno all'asse corto dell'oggetto; il momento angolare è allineato con l'asse minore di uno sferoide oblato.
"Sapevamo che solo il 15% circa delle galassie di massa intermedia ha una cinematica irregolare o addirittura non mostra affatto molta rotazione", dice Krajnovic. "Per tali galassie, il senso di rotazione spesso non è allineato con nessuno degli assi di simmetria della galassia, e queste galassie sono di forma quasi sferica, o sono allungati simili a palloni da rugby. Alcuni di loro hanno un allineamento interessante e ruotano attorno all'asse lungo della galassia. Solo pochi casi di questi erano noti".
In questo nuovo studio pubblicato su Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , gli autori hanno dimostrato che queste "palle da rugby rotanti" galattiche sono molto più comuni di quanto si pensasse in precedenza se si osservano le galassie estremamente massicce, la fascia alta massa della popolazione della galassia.
Il risultato è interessante in quanto indica uno scenario di formazione molto specifico per questi giganti galattici. Le simulazioni numeriche indicano che la rotazione lungo l'asse lungo è indicativa di una fusione di due galassie massicce di dimensioni (e massa) simili quando si trovano su traiettorie speciali:una sorta di scontro frontale nello spazio.
Tali collisioni di galassie sono eventi violenti che rimodellano completamente le strutture interne delle galassie progenitrici. Le galassie rimanenti assomigliano a palloni da rugby rotanti. Anche le orbite stellari diventano molto più complesse, risultando in una cinematica in cui il semplice movimento ordinato viene sostituito da un flusso complesso attorno a uno qualsiasi dei tre assi di uno sferoide. Le galassie più massicce sono i punti finali della formazione delle galassie, e meritatamente si rivelano i sistemi stellari più complessi. Questo studio ci aiuta a svelare il mistero di come vengono alla luce i sistemi galattici più massicci dell'Universo.
