M94 è una galassia a spirale situata a 16 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dei Cani Venatici. La studentessa di dottorato dell'Università del Michigan Katya Gozman ha studiato l'alone della galassia per esaminare la storia della fusione della galassia. Credito:ESA/Hubble e NASA
Proprio come un omicidio di corvi, un'astuzia di scimmie e un mormorio di storni, le stelle fitte di un'età simile al centro di una galassia hanno un nome collettivo:un rigonfiamento.
La maggior parte delle galassie ha rigonfiamenti al centro. A seconda delle loro proprietà, in particolare della cinematica delle loro stelle, i rigonfiamenti hanno nomi diversi. Le stelle all'interno di rigonfiamenti classici si muovono un po' casualmente, somigliando a galassie ellittiche, e sembrano essere più vecchie della loro galassia, mentre le stelle all'interno di pseudorigonfiamenti si muovono per rotazione, come le galassie a spirale, e non differiscono per età dalla loro galassia.
Gli astronomi usano l'alone stellare di una galassia come "record fossile" per studiare questi rigonfiamenti. Gli aloni stellari possono, ad esempio, dire agli astronomi se una galassia si è fusa con un'altra galassia nel suo passato.
Uno studente di dottorato dell'Università del Michigan ha esaminato lo pseudobulge della vicina galassia del disco Messier 94 e ha scoperto che, nonostante la galassia abbia lo pseudobulge più grande dell'universo locale, probabilmente nessuna galassia massiccia si è schiantata contro M94 in passato.
"Gli astronomi credono che quando una galassia si fonde con un'altra galassia, la fusione depositerà materiale nell'alone stellare della galassia con cui si è fusa", ha detto l'autrice principale Katya Gozman. "Indagando e imparando a conoscere le stelle e le popolazioni stellari nell'alone stellare, possiamo studiare e trovare informazioni sulle fusioni passate di una galassia. Si potrebbe dire che stiamo facendo un'archeologia extragalattica nell'alone stellare attorno a M94."
Ma Gozman e i suoi coautori non hanno trovato prove di una massiccia fusione nella storia della galassia. Invece, è probabile che sia avvenuta una fusione più piccola, con una galassia delle dimensioni della Piccola Nube di Magellano, una galassia nana circa tre volte più piccola della Via Lattea, che si è schiantata contro M94.
Gozman ha utilizzato i dati di osservazione generati dalla Subaru Hyper Suprime-Cam, situata alle Hawaii, per osservare l'alone stellare di M94, l'alone diffuso di stelle che circonda una galassia. L'alone stellare si estende ben oltre ciò che sembra essere una galassia a prima vista e gli astronomi possono esaminare questo alone per cercare i resti di fusioni passate. Un modo per conoscere questi resti è calcolare la massa dell'alone di una galassia.
Per questo studio, Gozman ha utilizzato i dati di Subaru per catalogare le stelle nell'alone stellare di M94 in base alla loro luminosità. Ha tracciato le stelle in quello che viene chiamato un diagramma di magnitudine del colore, che organizza le stelle in base alla loro luminosità vista attraverso alcuni filtri usati in astronomia per determinare quanta luce sta emettendo una stella.
In particolare, ha osservato un tipo di stella chiamata stella ramificata gigante rossa o stella RGB. Queste stelle sono luminose - un vantaggio per immaginarle, dice Gozman - e quanto rossa o blu sia la stella è fortemente correlato al tipo di elementi metallici più pesanti che contengono.
Gozman ha quindi diviso gli RGB nella galassia in due regioni:RGB la cui luce appariva più blu e RGB la cui luce appariva più rossa. Gli RGB blu erano poveri di metallo mentre gli RGB rossi erano più ricchi di metallo. Ha anche tracciato la distribuzione delle stelle nella galassia, determinando che gli RGB rossi sono concentrati in un anello attorno al centro della galassia mentre gli RGB blu sono dispersi attorno alle parti esterne del suo alone.
Concentrandosi sugli RGB blu, Gozman ha diviso la galassia in anelli circolari, o anelli concentrici che sovrastano il disco come un occhio di bue. Calcolando la luminosità superficiale delle stelle in ciascun anello, è stata in grado di determinare la massa dell'alone stellare, che non era affatto massiccia. La massa dell'alone ci permette di dedurre la massa della galassia che vi si è fusa.
"Usiamo la massa dell'alone per dedurre la massa della galassia che si è schiantata l'ultima volta contro la galassia che stiamo esaminando", ha detto Gozman. "Si potrebbe pensare che se una galassia davvero grande si fosse schiantata contro M94 molto tempo fa, ciò avrebbe potuto alterare in modo significativo la morfologia, i componenti della galassia e forse ciò avrebbe potuto dare origine a questo pseudorigonfiamento davvero grande al centro."
Ma non c'è stata una grande fusione, ha scoperto Gozman. La più grande galassia che si è schiantata contro M94 in passato non era affatto massiccia. Invece, dice che lo pseudorigonfiamento probabilmente si è formato proprio attraverso l'evoluzione tipica della galassia.
Tuttavia, pochissimi studi hanno mappato le dimensioni degli aloni di galassie in questo modo. Il lavoro di Gozman per risolvere le stelle nell'alone stellare di M94 fornisce maggiori informazioni agli astronomi che studiano le fusioni e l'evoluzione delle galassie.
"Questi dati sono i primi dati che abbiamo mai avuto sulla popolazione stellare risolta di questa galassia. Risolvere le stelle è una cosa piuttosto difficile da fare, ma è uno dei modi migliori per guardare gli aloni e conoscere le storia della fusione della galassia", ha detto. "Quindi questo è un altro punto dati in un campo di pochissimi punti dati". + Esplora ulteriormente
