Il cosmo è un luogo affascinante e misterioso, pieno di galassie, stelle e gas che si muovono in un intricato intreccio di filamenti noto come “tela cosmica”. Una recente simulazione al computer ha mostrato come appaiono gas e stelle all’interno di un ammasso di galassie, evidenziando come questi ammassi siano immersi nella tela cosmica. Nelle immagini a colori, l’intensità e il colore rappresentano la densità e la temperatura del gas. Queste figure mostrano ingrandimenti successivi su una galassia incastonata in un filamento, con barre di scala che rappresentano lunghezze da 3,3 milioni di anni luce a 33 mila anni luce. L’immagine in basso a destra mostra le stelle nelle galassie di questo ammasso simulato, con una barra di scala corrispondente a 330 mila anni luce. Il programma WISESize utilizzerà osservazioni per misurare la distribuzione spaziale di gas e stelle nelle galassie mentre si muovono attraverso la tela cosmica che permea l’universo vicino.
Il team del professor Gregory Rudnick
Il team del professor Gregory Rudnick dell’Università del Kansas sta conducendo ricerche sull’evoluzione delle galassie e sui loro processi di formazione stellare, finanziati da un significativo contributo della National Science Foundation (NSF). Lo studio esplora l’impatto di vari ambienti cosmici sulle galassie, coinvolgendo studenti in programmi di ricerca e di educazione scolastica.
Comprendere i meccanismi di evoluzione
I ricercatori dell’Università del Kansas sperano di comprendere meglio i meccanismi complessi dietro l’evoluzione delle galassie, che viaggiano attraverso una “tela cosmica” di ambienti diversi durante il loro ciclo di vita. Gregory Rudnick, professore di fisica e astronomia alla KU, sta guidando un team che ha recentemente ottenuto un finanziamento di 375.000 dollari dalla National Science Foundation per studiare “il contenuto di gas e le proprietà di formazione stellare delle galassie” che vengono alterate a seconda di dove si stanno muovendo attraverso il cosmo.
L’ambiente galattico e il suo impatto
“L’obiettivo principale di questo progetto è comprendere l’impatto dei fattori ambientali sulla trasformazione delle galassie”, ha detto Rudnick. “Nell’universo, le galassie sono distribuite in modo non uniforme, caratterizzate da densità variabili. Queste galassie si aggregano in grandi ammassi, composti da centinaia a migliaia di galassie, così come in gruppi più piccoli, costituiti da decine a centinaia di galassie”.
Inoltre, le galassie possono far parte di strutture filamentose allungate o possono risiedere in uno stato isolato in regioni a bassa densità dell’universo, ha aggiunto.
Precedenti sforzi si sono concentrati principalmente sul confronto tra galassie in ammassi e gruppi con quelle nelle regioni a più bassa densità dell’universo, chiamate “il campo”. Questi studi hanno trascurato l’autostrada di filamenti che collegano le regioni più dense. Il team di Rudnick considererà l’intera gamma dinamica di densità nell’universo, concentrandosi su come le galassie reagiscono all’ambiente nei filamenti che le incanalano verso gruppi galattici e in ammassi di galassie, alterando l’evoluzione delle galassie lungo il cammino.
“Le galassie seguono un percorso in questi filamenti, sperimentando per la prima volta un ambiente denso prima di progredire in gruppi e ammassi”, ha detto Rudnick. “Studiare le galassie nei filamenti ci permette di esaminare gli incontri iniziali delle galassie con ambienti densi. La maggior parte delle galassie che entrano nei ‘centri urbani’ degli ammassi lo fanno lungo queste ‘superstrade’, con solo un numero minimo che prende percorsi rurali che le portano negli ammassi e nei gruppi senza interagire molto con il loro ambiente circostante. Mentre i filamenti sono paragonabili a autostrade interstatali, questi percorsi meno battuti verso regioni dense sono paragonabili all’analogia di guidare su strade rurali in Kansas per accedere ai limiti della città. Le galassie possono esistere nei filamenti o essere in gruppi che risiedono nei filamenti come perle su una corda. Infatti, la maggior parte delle galassie nell’universo esiste all’interno di gruppi. Pertanto, con il nostro studio otterremo allo stesso tempo informazioni sia sull’inizio degli effetti ambientali sulle galassie sia su come si comportano le galassie nelle regioni in cui si trovano più comunemente, filamenti e gruppi”.
Il ciclo dei barioni e la sua importanza cosmica
Un focus chiave dello studio sarà come le condizioni all’interno di questi filamenti, campi, gruppi e ammassi di galassie alterino il “ciclo dei barioni” dei gas all’interno e intorno alle galassie. Ogni vicinato cosmico cambia il comportamento del gas in e intorno alle galassie e può persino influenzare il gas molecolare più denso da cui si formano le stelle. Le interruzioni di questo ciclo dei barioni possono quindi aumentare o ostacolare la produzione di nuove stelle. Recentemente, un rapporto federale della comunità astronomica per stabilire gli obiettivi di ricerca astronomica per gli anni 2020 – l’indagine decennale Astro2020 – ha nominato la comprensione del ciclo dei barioni un argomento scientifico chiave per il prossimo decennio.
“Lo spazio tra le galassie contiene gas. Infatti, la maggior parte degli atomi nell’universo si trova in questo gas, e quel gas può accrescersi sulle galassie”, ha detto Rudnick. “Questo gas intergalattico subisce una trasformazione in stelle, anche se l’efficienza di questo processo è relativamente bassa, con solo una piccola percentuale che contribuisce alla formazione stellare. La maggior parte viene espulsa sotto forma di grandi venti. Alcuni di questi venti escono nello spazio, chiamati flussi, mentre altri vengono riciclati e ritornano.
“Questo ciclo continuo di accrescimento, riciclaggio e flussi è noto come ciclo dei barioni. Le galassie possono essere concettualizzate come motori di elaborazione dei barioni, attingendo gas dal mezzo intergalattico e convertendo parte di esso in stelle. Le stelle, a loro volta, vanno in supernova, producendo elementi più pesanti. Parte del gas viene soffiato nello spazio, formando una fontana galattica che alla fine ricade sulla galassia”.
Tuttavia, Rudnick ha detto che quando le galassie incontrano un ambiente denso, possono sperimentare una pressione causata dal loro passaggio attraverso il gas circostante e questa pressione può a sua volta interrompere il ciclo dei barioni sia rimuovendo attivamente il gas dalla galassia sia privando la galassia della sua futura fornitura di gas. Infatti, nei centri degli ammassi, le galassie possono trovare la loro capacità di fare stelle soppressa poiché la loro fornitura di gas viene rimossa.
