Tre galassie osservate dall'indagine SDSS MaNGA. La riga superiore mostra le immagini delle galassie, mentre la riga in basso mostra la velocità delle stelle all'interno delle galassie; il rosso significa che le stelle si stanno allontanando da noi e il blu significa che si avvicinano a noi. Il pannello a sinistra mostra una galassia a spirale isolata, non in fase di fusione. I pannelli centrali mostrano una spettacolare coppia di galassie che si fondono, ovvio sia nell'immagine che nella mappa della velocità. I pannelli di destra mostrano quella che nell'immagine sembra essere una singola galassia, ma la mappa della velocità rivela che in realtà è una galassia che si è appena fusa. Ciò è evidente nelle caratteristiche disturbate (controrotanti) nella mappa della velocità. Questo esempio dimostra la potenza del nuovo metodo del team, che identificherà le galassie in fusione utilizzando sia l'imaging che la cinematica. Credito:Rebecca Nevin (Università del Colorado Boulder) e la collaborazione SDSS
Oggi, al 233° incontro dell'AAS a Seattle, gli astronomi dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) annunciano di aver sviluppato un nuovo strumento per trovare fusioni di galassie altrimenti nascoste nei dati del sondaggio MaNGA (Mapping Near Galaxies at Apache Point Observatory) di SDSS. Questi risultati mostrano che andando oltre le semplici ricerche per fondere le galassie basate solo sul loro aspetto, gli astronomi saranno ora in grado di trovare più fusioni di galassie che mai.
"La fusione delle galassie è la chiave per comprendere l'evoluzione delle galassie, ma trovarli può essere difficile, "dice Rebecca Nevin dell'Università del Colorado, l'autore principale dello studio. Nevin presenta questo lavoro questa settimana come discorso di tesi, in quanto ha costituito la base del suo dottorato di ricerca. tesi in Colorado con la professoressa Julie Comerford.
Una coppia di galassie che si fondono è uno degli spettacoli più belli dell'astronomia, con giganteschi flussi di stelle di marea e forme insolite a volte simili ad animali (ad esempio le antenne, I topi, Girino, o galassie pinguino). Però, queste bellissime caratteristiche visibili si trovano solo in una piccola frazione delle galassie che si fondono - e anche allora solo per una piccola parte dei miliardi di anni necessari a due galassie per fondersi completamente in una. Alcune galassie che altrimenti sembrano "normali" potrebbero essere ancora in fase di fusione.
Gli astronomi hanno sviluppato un modo per trovare queste fusioni nascoste. Hanno creato un metodo che utilizza simulazioni di galassie che si fondono per prevedere sia come apparirebbero le fusioni sia come si muoverebbero le stelle nelle galassie. Confrontando i loro risultati con le osservazioni delle galassie del sondaggio MaNGA (Mapping Near Galaxies at Apache Point Observatory) di SDSS, gli astronomi saranno in grado di fare molto meglio nell'identificare le galassie che si fondono in natura.
"Queste simulazioni ci permettono di prevedere i segni più sottili della fusione delle galassie, così possiamo trovare fusioni nei dati SDSS che erano precedentemente nascosti, " spiega Laura Blecha (Università della Florida), un altro membro chiave della squadra.
Quello che il team presenta oggi è la parte del loro metodo che analizza le immagini della galassia. Hanno essenzialmente realizzato un album fotografico galattico, comprese le immagini delle galassie in tutte le fasi della fusione. Nel passato, Gli "album fotografici" delle fusioni di galassie degli astronomi erano scarsi, includendo solo galassie in fase di fusione dove sembravano fusioni spettacolari.
"Oggi, sarebbe del tutto impensabile fare solo uno o due selfie all'anno, " ha detto Nevin. "Abbiamo modernizzato l'album di foto di fusione di galassie - ora è come fare un selfie di fusione di galassie al giorno per anni".
Gli astronomi hanno in programma di rendere pubblicamente disponibili a tutti questi estesi album fotografici. Gli astronomi li useranno per studiare come cambiano le galassie mentre subiscono fusioni.
Il lavoro del team finora è già un enorme passo avanti nell'identificazione delle fusioni, ma stanno già facendo il passo successivo. Hanno già iniziato a incorporare i dati su come le stelle si muovono nelle galassie dall'indagine SDSS MaNGA. Ciò consentirà al team di identificare ancora più fusioni, quelle in cui la galassia sembra completamente "normale".
La chiave di questa nuova analisi è incorporare i dati di MaNGA su come si muovono le stelle all'interno delle galassie. "Andando oltre le sole immagini e incorporando la cinematica stellare, troveremo molte altre galassie in fusione, "dice Karen Masters dell'Haverford College, il Portavoce per SDSS. "Saremo in grado di imparare come il processo di fusione influisce sull'evoluzione delle galassie nel nostro Universo".
Questo montaggio di sei immagini del telescopio spaziale Hubble mostra sei galassie reali in diverse fasi del processo di fusione. Per ulteriori informazioni su queste galassie, vedere la descrizione dell'immagine sul sito Web del telescopio spaziale Hubble. Credito:NASA, ESA, l'Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration e A. Evans (Università della Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University), K. Noll (STScI), e J. Westphal (Caltech)
Questa cinematica stellare è rivelata nelle mappe create dal sondaggio MaNGA di SDSS. Perché gli spettri che osserva MaNGA provengono dalla luce di tutte le stelle in una particolare parte di una galassia, stelle, gli spettri sono leggermente spostati dall'effetto Doppler:spostati verso il blu per le parti di una galassia che si stanno muovendo verso la Terra e spostati verso il rosso per le parti che si allontanano dalla Terra. Questi sottili cambiamenti rivelano come le stelle si muovono nella galassia.
Quando le galassie si fondono, le stelle in loro non si scontrano quasi mai, ma sono gettati tutt'intorno, creando distorsioni drammatiche nel modello di come le stelle si muovono intorno alla galassia - modelli che gli astronomi chiamano "cinematica stellare". In un tipico, galassia a spirale non fondente, le stelle ruotano in modo semplice, modello prevedibile. Ma se una tale galassia è in fase di fusione, quel semplice schema diventa caotico, creando arrangiamenti selvaggi (ma prevedibili) del moto stellare. Quando i modelli di moto stellare di una galassia sono stati distorti da una fusione, i dati cinematici stellari di MaNGA forniscono una prova diretta della fusione. La squadra di Nevin, che comprende astronomi dell'Università del Colorado Boulder, l'Università della Florida, e l'Università di Princeton, sta cominciando ad aggiungere dati cinematici stellari nel loro lavoro.
"Mentre miglioriamo i nostri algoritmi di apprendimento automatico per incorporare la cinematica stellare delle galassie che si fondono, siamo in grado di identificare diverse fasi della fusione. I disturbi nelle stelle possono durare più a lungo delle firme di una fusione come deboli code di marea, che svaniscono molto più velocemente. Ciò significa che possiamo identificare le fasi successive della fusione, quando nell'imaging le galassie sembrano normali galassie. Questa è una nuova potente tecnica nello studio della fusione delle galassie".
Comprendere le fusioni non è importante solo per gli astronomi come il team di Nevin; questa comprensione può aiutarci a prevedere il futuro della nostra Galassia. La Via Lattea si fonderà con le Grandi e Piccole Nubi di Magellano in circa 2,5 miliardi di anni - e si prevede che si fonderà con la galassia molto più massiccia di Andromeda in cinque miliardi di anni, combinandosi per formare un'unica super-galassia, che alcuni chiamano "Milkdromeda". Questo evento potrebbe gettare il Sole fuori dalla galassia, ma non importerà ai futuri abitanti della Terra, che sarà stato inghiottito dal Sole mentre si trasforma in una stella gigante rossa più o meno nello stesso momento. Ma forse i nostri discendenti lo vedranno da soli mentre viaggiano tra le stelle.
