MET

In che modo si sono sviluppate le prime galassie agli albori dell’Universo? E’ questa una delle domande più dibattute dell’astrofisica e della cosmologia contemporanea. Fino ad ora l’idea prevalente tra gli scienziati era che fossero drammatici e spettacolari scontri fra galassie a formare gli oggetti più massicci osservati, come ad esempio la nostra Via Lattea. Oggi però un lavoro pubblicato sull’ultimo numero della rivista Nature da parte di un team di ricercatori dell’Università di Firenze e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) propone un nuovo scenario: le prime galassie si sarebbero accresciute catturando enormi quantità di gas, essenzialmente idrogeno ed elio, presente in regioni di spazio vicine ad esse (“Gas accretion as the origin of chemical abundance gradients in distant galaxies”).

Il team di ricerca è composto da Alessandro Marconi e Alessio Gnerucci, del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze, Giovanni Cresci, Filippo Mannucci e Laura Magrini, dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Roberto Maiolino dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma.

“Da qualche anno alcuni modelli teorici e osservazioni di galassie lontane hanno cominciato a suggerire che l’assorbimento continuo di gas potesse essere uno dei meccanismi principali che guida la formazione di nuove stelle nelle galassie più massicce dell’Universo primordiale” spiega Giovanni Cresci, primo autore dell’articolo. “Tuttavia mancava ancora l’osservazione diretta di questo gas all’interno delle galassie stesse: grazie agli innovativi e potenti strumenti del Very Large Telescope (VLT) ci siamo finalmente riusciti”.

Gli astronomi - sostenuti anche da un finanziamento dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) - hanno utilizzato lo strumento SINFONI installato al telescopio VLT dello European Southern Observatory (ESO) in Cile, per studiare la composizione chimica del gas presente in tre galassie a disco, distanti oltre 12 miliardi di anni luce da noi e che quindi si erano già formate solo 2 miliardi di anni dopo il Big Bang. Il punto di forza di SINFONI è la sua capacità di fornire informazioni su come è distribuita la materia nelle galassie e, soprattutto, da cosa è composta. Questo ha permesso di studiare per la prima volta in galassie così distanti la variazione della composizione chimica del gas dal loro centro fin verso la periferia.

In ognuna delle tre galassie sono state individuate alcune regioni prossime al centro, in corrispondenza delle zone di formazione stellare più intensa, assai povere di elementi chimici più pesanti dell’idrogeno. “Una scoperta sorprendente - ha sottolineato Alessandro Marconi, associato di Astronomia e astrofisica - che è in disaccordo con le previsioni fornite dalla maggior parte dei modelli teorici di evoluzione chimica e a quello che si osserva in galassie vicine, dove la quantità di elementi chimici più pesanti dell’idrogeno diminuisce via via che ci si sposta verso regioni esterne della galassia”.

Le osservazioni confermano dunque lo scenario in cui la formazione di nuove stelle è associata all'accrescimento di gas primordiale nelle regioni centrali: le zone esterne delle galassie sono arricchite in elementi pesanti prodotti all’interno delle stelle, mentre la scarsezza di elementi pesanti in quelle prossime al centro è dovuta al nuovo gas extragalattico, quasi totalmente composto da idrogeno. “E’ la prova mancante che l'assorbimento di ingenti quantità di gas, senza il bisogno di più violente fusioni fra galassie, è davvero presente e capace di sostenere la formazione di nuove stelle – ha aggiunto Giovanni Cresci - almeno nelle galassie più massicce dell'universo primordiale.”

“I nostri risultati costringeranno a ripensare il processo di formazione ed evoluzione delle galassie” ha commentato Alessandro Marconi. “E siamo molto soddisfatti che un tassello così importante del mosaico sia stato ottenuto da un team, composto interamente da ricercatori che hanno ottenuto laurea in Fisica e dottorato di ricerca in Astronomia presso l’Università di Firenze.”