Il gigante, galassia a bassa luminosità di superficie Malin 1 ripresa dallo strumento Megacam sul telescopio Magellan/Clay di 6,5 m. Gli astronomi perplessi su come si formano questi sistemi giganti hanno completato un nuovo studio che conferma che sono probabili diverse strade proposte. Credito:Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian
Quarant'anni fa, gli astronomi che utilizzano nuove tecniche di imaging sensibili hanno scoperto una classe di grandi, galassie deboli che hanno chiamato galassie a bassa luminosità superficiale. Le galassie giganti a bassa luminosità superficiale (gLSBG) sono un sottoinsieme le cui masse sono paragonabili a quelle della Via Lattea ma i cui raggi sono dieci volte più grandi, fino a quattrocentomila anni luce. Questi gLSBG sollevano un problema per gli astronomi:nonostante siano enormi, i dischi della galassia sono (cinematicamente parlando) relativamente inattivi. Il solito paradigma di formazione per le galassie di grande massa le immagina evolversi da fusioni di galassie, un processo che smuove il disco e dovrebbe renderlo cinematicamente attivo. Inoltre, la maggior parte dei gLSBG si trovano senza altre galassie nelle loro vicinanze, suggerendo che le collisioni probabilmente non erano importanti nella loro formazione.
La questione di come si formano i gLSBG è oggetto di dibattito attivo. Sono stati proposti due modelli popolari. Nel primo, lo scenario non catastrofico, l'accrescimento lento del gas sulla galassia porta alla sua crescita. In alternativa, lo scenario catastrofico, si è verificato un evento di fusione in passato; il vantaggio principale di questo modello è che si adatta all'attuale struttura di formazione delle galassie. L'astronomo CfA Igor Chilingarian e i suoi colleghi hanno completato osservazioni ottiche sensibili di sette gLSBG, prendendo spettri attraverso i diametri completi di questi deboli, sistemi giganti, e combinando i loro risultati con misurazioni ottiche e radio d'archivio dell'emissione di idrogeno atomico. Il loro nuovo articolo è l'ultimo di una serie di risultati sui gLSBG.
Gli astronomi hanno utilizzato il grande set di dati per testare questi due scenari; hanno anche considerato una terza opzione in cui le galassie si formano all'interno di un alone di materia oscura insolitamente superficiale e la sua influenza gravitazionale. (Si pensa che tutte le galassie abbiano aloni di materia oscura; l'alone della Via Lattea contiene dieci volte più massa di quella presente nelle stelle.) Concludono che tutti e tre gli scenari sembrano funzionare, ma in situazioni diverse. Per la maggior parte del loro campione, il processo più probabile era la formazione per crescita attraverso un graduale accrescimento dopo la formazione iniziale della galassia. Per i gLSBG rimanenti, il grande scenario di fusione ha spiegato meglio le osservazioni, anche se in alcuni casi hanno scoperto che anche uno sparso alone di materia oscura potrebbe avere un ruolo. Gli scienziati hanno anche scoperto che almeno sei dei loro sette gLSBG ospitano nuclei galattici attivi (AGN), tuttavia i loro nuclei di buchi neri supermassicci sono molto meno massicci di quelli delle normali galassie di massa simile, implicando che le fusioni, anche se fossero coinvolti nella formazione di gLSBG, doveva essere relativamente modesto.