Utilizzando la spettroscopia di campo integrale (IFS) e strumenti di modellazione avanzati, I ricercatori dell'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Iris Breda e Polychronis Papaderos hanno raggiunto un'importante pietra miliare verso la risoluzione di un enigma di lunga data nell'astronomia extragalattica:la natura e la formazione della componente sferica centrale nelle galassie a spirale come la Via Lattea.

Si pensa che il rigonfiamento si formi attraverso due percorsi distinti:i rigonfiamenti classici sono costituiti da stelle antiche, più vecchio del disco, perché si sono assemblati rapidamente più di 10 miliardi di anni fa, prima dei dischi. Gli pseudo-rigonfiamenti hanno stelle di età simile al disco, perché si sono assemblati gradualmente attraverso una combinazione di processi dinamici, con formazione stellare continua alimentata dall'afflusso di gas dal disco.

Questi due scenari implicano che i rigonfiamenti classici e gli pseudo-rigonfiamenti hanno caratteristiche sorprendentemente diverse, ma questo netto contrasto non fu mai osservato, nonostante i numerosi studi degli ultimi anni.

Per risolvere questo enigma, il team ha effettuato un'analisi di modellazione spettrale senza precedenti di oltre mezzo milione di spettri individuali, per risolvere spazialmente la storia della formazione stellare dei componenti del rigonfiamento e del disco di 135 galassie dall'indagine CALIFA IFS.

Secondo Ph.D. studentessa Iris Breda (IA e Facoltà di Scienze dell'Università di Porto), ciò che hanno scoperto "implica che la scala temporale della formazione dei rigonfiamenti è inversamente proporzionale alla massa totale della galassia:la formazione dei rigonfiamenti nelle galassie massicce è completata entro i primi 4 miliardi di anni di evoluzione cosmica, mentre è ancora in corso a un ritmo basso in quelli meno massicci".

Questo studio, pubblicato in Astronomia e astrofisica , rivela un nuovo scenario coerente per la formazione di rigonfiamenti galattici. Breda aggiunge:"il nostro studio rivela una chiara continuità nelle proprietà dei rigonfiamenti, che contrasta fortemente con l'immagine standard di due scenari opposti di formazione del rigonfiamento. Anziché, la crescita del rigonfiamento è guidata da una sovrapposizione di processi rapidi-precoci con processi secolari lenti, la cui importanza relativa è regolata dalla massa e dalla densità delle galassie".

Un altro obiettivo di questo progetto è stato quello di valutare il ruolo dei Nuclei Galattici Attivi (AGN), alimentato dall'accrescimento di materia sui buchi neri supermassicci. Hanno scoperto che gli AGN sono la fonte dominante di ionizzazione del gas in enormi rigonfiamenti, mentre trascurabile nei giovani rigonfiamenti di bassa massa. Ciò potrebbe avere implicazioni di vasta portata per la nostra comprensione della coevoluzione tra rigonfiamenti e buchi neri supermassicci.

Al ricercatore FCT Polychronis Papaderos (IA e Università di Porto), "I nostri risultati sono coerenti con l'idea sia che l'efficienza radiativa dell'accrescimento di materia sui buchi neri supermassicci sia in scala con la massa SMBH o con una correlazione positiva tra la massa della galassia e il rapporto tra massa dei buchi neri supermassicci e massa del rigonfiamento. Un ulteriore l'esplorazione di queste ipotesi è di notevole interesse."

Questo progetto computazionalmente impegnativo è andato oltre i precedenti, per quanto riguarda la mole di dati analizzati, dal fatto che forniva un'accurata separazione di rigonfiamento e disco, ma anche perché, per la prima volta, è stata effettuata una post-elaborazione delle storie di formazione stellare dedotte con RemoveYoung. In questo modo è stato possibile esplorare come si sono formati rigonfiamento e disco.

Lo studio ha scoperto che il contributo di luminosità delle stelle di età inferiore a 9 miliardi di anni è strettamente correlato alla massa stellare, densità superficiale stellare, età e livello di arricchimento chimico dei rigonfiamenti galattici. Questa quantità è quindi una nuova potente diagnostica delle proprietà fisiche ed evolutive dei rigonfiamenti galattici.

Al coordinatore dell'IA José Afonso (IA e Facoltà di Scienze dell'Università di Lisbona):"Questa è una meravigliosa dimostrazione della capacità scientifica e tecnica dell'IA di comprendere uno dei più grandi misteri dell'astrofisica:come si sono formate le galassie durante l'intera storia dell'Universo. L'utilizzo degli efficienti strumenti di calcolo sviluppati dai ricercatori di IA, insieme alle osservazioni di alcuni dei più potenti telescopi e strumenti disponibili, sta aprendo una nuova prospettiva, e una nuova comprensione, sulla storia dell'assemblaggio delle galassie, non solo nello spazio, ma anche nel tempo".