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Gli astronomi scoprono uno sciame di galassie in orbita attorno a una galassia iperluminosa

Gli astronomi scoprono uno sciame di galassie in orbita attorno a una galassia iperluminosa

Galassia massiccia e iperluminosa W0410-0913 e dintorni visti 12 miliardi di anni nel tempo. L’ingrandimento di W0410-0913 mostra una mappa della velocità del gas nella galassia, in particolare del monossido di carbonio: i colori blu indicano il gas che viene verso di noi, mentre il rosso significa che si sta allontanando da noi. In altre parole, la galassia sta girando. Credito fotografico: M Ginolfi & G Jones / VLT / ESO

Utilizzando il Very Large Telescope e il radiotelescopio ALMA in Cile, un team di astronomi, tra cui i ricercatori del Niels Bohr Institute, hanno scoperto uno sciame di galassie in orbita attorno a una galassia iperluminosa e fortemente formante stellare nell’Universo primordiale. L’osservazione fornisce indizi importanti su come crescono le galassie straordinariamente luminose e su come si evolvono in quasar energetici che irradiano luce attraverso la maggior parte dell’Universo osservabile.

Una questione fondamentale in astronomia è come le galassie si formano, crescono e si evolvono.

Come parte della loro evoluzione, la maggior parte delle galassie sembra promuovere un buco nero supermassiccio al centro. Questi mostri gravitazionali occasionalmente divorano gas e stelle nelle vicinanze, emettendo energia in eccesso sotto forma di potenti getti, un fenomeno noto come quasar.

Dalla galassia al quasar

Molti dettagli sulla transizione dalle galassie “normali” ai quasar sono ancora sconosciuti. Ma in un nuovo studio pubblicato su comunicazione della naturaun team di astronomi guidato da Michele Ginolfi dell’ESO a Garching potrebbe essere un passo avanti verso la comprensione di questa evoluzione.

“Si ritiene che alcune galassie attraversino una fase in cui sono molto polverose e molto ‘attive’ in termini di formazione stellare e accrescimento di gas sui loro buchi neri supermassicci centrali prima che si evolvano in quasar pienamente sviluppati’, spiega Ginolfi. “Volevamo progettare un esperimento per saperne di più su questa fase di transizione”.

Ginolfi e i suoi collaboratori si sono concentrati su una galassia già nota, W0410-0913, una delle galassie più luminose, massicce e ricche di gas dell’Universo lontano, vista 12 miliardi di anni fa nel tempo.

La polvere viene riscaldata dall’energia della luce stellare e dal buco nero centrale, facendola brillare e rivelando la galassia con la sua luce infrarossa. Ciò ha portato questi tipi di galassie a essere chiamate galassie ricoperte di polvere calda (colloquialmente conosciute come “hot dog”).

Gli astronomi scoprono uno sciame di galassie in orbita attorno a una galassia iperluminosa

Lo strumento MUSE. Credito fotografico: ESO/Eric Le Roux

Galassie 3D

Poiché l’evoluzione delle galassie è indissolubilmente legata al loro ambiente, Ginolfi e il suo team – il cui nucleo, alquanto insolito, era costituito principalmente da ricercatori in fase iniziale – hanno deciso di studiare W0410-0913 con lo strumento “MUSE” sul Very Large Telescope (VLT ) in Cile guarda . Questo strumento avanzato ha permesso loro di studiare una regione 40 volte più grande della galassia stessa.

Peter Laursen del Cosmic Dawn Center di Copenaghen è stato coinvolto nello studio. Spiega: “Le osservazioni hanno mostrato che W0410-0913 è circondata da uno sciame di ben 24 galassie più piccole. La cosa interessante dello strumento MUSE è che non solo possiamo misurare la loro posizione nel cielo, ma anche la loro distanza lungo la nostra linea di vista. In altre parole, possiamo misurare le loro posizioni 3D”.

Sebbene ciò implichi che W0410-0913 si trovi in ​​una regione almeno 10 volte più densa dell’Universo medio, ciò non è del tutto inaspettato poiché si ritiene che gli HOT DOGS vivano effettivamente in ambienti densi.

Un incidente d’auto galattico

Inoltre, mentre W0410-0913 può essere visto in un momento in cui l’Universo aveva 1/8 della sua età attuale, è già dieci volte più massiccio della nostra galassia, la Via Lattea. Far crescere una galassia così grande in così poco tempo e alimentare un buco nero supermassiccio richiede una scorta sostanziale di materiale fresco. Tutto ciò si adatta bene all’immagine convenzionale secondo cui le galassie massicce crescono accrescendo gas e galassie satelliti che vengono estratte dallo spazio intergalattico dalla loro immensa gravità.

In effetti, in un ambiente così denso, il tasso di interazioni e fusioni tra le galassie dovrebbe essere molto alto. Sottoposto a tale bombardamento, gli astronomi si aspettavano che W0410-0913 fosse un’auto distrutta fatta di grumi di gas e stelle che vorticavano caoticamente.

Tuttavia, Ginolfi ei suoi colleghi hanno scavato nelle vecchie osservazioni delle antenne radio ALMA, situate a soli 300 km a nord-est del VLT, e sono stati in grado di misurare il movimento interno del gas all’interno di W0410-0913.

E qui è emerso un quadro completamente diverso.

Gli astronomi scoprono uno sciame di galassie in orbita attorno a una galassia iperluminosa

Galassie in 3D: Una vista stereografica tridimensionale dell’immagine mostrata all’inizio di questo articolo: Se incroci gli occhi e ti focalizzi sulla sfera blu che rappresenta la galassia W0410-0913 dovresti essere in grado di farti un’idea per creare la posizione 3D di tutte le altre galassie da esso (potrebbe volerci del tempo per adattarsi). I quadrati nel piano posteriore misurano 200.000 anni luce su ciascun lato. La distanza della linea di vista è stata stimata utilizzando la linea spettrale idrogeno-lyman-alfa, ma è incerta a causa dell’effetto indeterminato di W0410-0913 sul movimento delle galassie compagne. Credito fotografico: Peter Laursen

Lanciare sassi contro una lastra di vetro

Sorprendentemente, le osservazioni di ALMA hanno mostrato che W0410-0913 sembrava non essere affatto turbato dalle interazioni con le galassie compagne. Secondo le osservazioni, il suo gas ruota bene e in modo ordinato attorno al buco nero centrale. Pulito ma sorprendentemente veloce, con velocità fino a 500 km/s.

“Quando accoppiamo i risultati dei due telescopi molto diversi, vediamo un quadro di come le galassie più massicce e polverose possono evolversi per crescere in ambienti molto densi”, afferma Ginolfi. “Nonostante le frequenti fusioni previste con altre galassie, queste sono Tuttavia, le interazioni gravitazionali non sono necessariamente distruttive: alimentano la galassia centrale e agitano un po’ il gas, ma lo lasciano praticamente intatto. Un po’ come lanciare piccoli sassolini contro una solida lastra di vetro: puoi graffiarlo, ma non farlo non romperlo…”

Le osservazioni di Michele Ginolfi forniscono i primi indizi sul processo multiscala che guida l’evoluzione della popolazione rara ed estrema di galassie calde e ricoperte di polvere. Crescono in habitat densi e specializzati, ma l’interazione con i loro compagni può essere delicata.

Come parabola di questo incidente d’auto galattico, lo studio non è stato quasi mai condotto quando Michele Ginolfi è rimasto bloccato nell’ingorgo di Roma e ha dovuto presentare la proposta telefonicamente dalla sua auto pochi minuti prima della scadenza.


Buchi neri supermassicci scoperti nelle galassie morenti nell’Universo primordiale


Maggiori informazioni:
M. Ginolfi et al, Rilevamento di galassie compagne intorno alla galassia calda, coperta di polvere e iperluminosa W0410-0913, comunicazione della natura (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32297-x

Fornito dal Niels Bohr Institute

Citazione: Gli astronomi scoprono uno sciame di galassie in orbita attorno a una galassia iperluminosa (2022, 12 settembre) recuperata il 13 settembre 2022 da https://phys.org/news/2022-09-astronomers-swarm-galaxies-orbiting- hyperluminous. html

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