I processi che stoppano la formazione stellare nel giovane universo
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Un mese di osservazioni nell'ambito di SpARCS per ottenere le scale temporali di spegnimento delle galassie in caduta negli ammassi e ricavare la più probabile causa di depauperamento di gas


Fonte R. Foltz et al. The Evolution of Environmental Quenching Timescales to z ~ 1.6: Evidence for Dynamically Driven Quenching of the Cluster Galaxy Population, The Astrophysical Journal (2018)


Uno degli ammassi galattici oggetto dello studio di SpARCS. Credit: Jeffrey Chan, UC Riverside
Uno degli ammassi galattici oggetto dello studio di SpARCS. Credit: Jeffrey Chan, UC Riverside

Nel momento in cui una galassia cade all'interno di un ammasso galattico la sua formazione stellare va incontro a un rapido declino fino a spegnersi e, sebbene di motivi plausibili ce ne siano diversi, la causa reale di questo processo resta ancora un mistero. 

Le migliori misurazioni temporali sul processo di spegnimento sono state ottenute da un team della University of California su un campione che abbraccia il 70% della storia dell'universo, misurazioni che hanno consentito di puntare l'indice su un processo che potrebbe essere più di tutti la causa della cessazione nella formazione stellare nell'universo giovane.

  • Ogni galassia che cade all'interno di un ammasso porta in dote una quantità di materiale freddo necessario alla formazione stellare e una possibile spiegazione vede questo gas strappato (ram-pressure stripping) alla galassia prima di poter essere convertito in stelle. 
  • Altra possibilità vede la galassia strangolata dalla caduta, con i bacini di gas freddo non più alimentati in un processo che temporalmente dura più rispetto allo stripping
  • Una terza possibilità è rappresentato da un feedback attuato dalla formazione stellare stessa, che guiderebbe gran parte del gas freddo al di fuori della galassia in uno scenario di outflows previsto in un tempo decisamente più ridotto di quello richiesto dallo stripping. 

Tre tempi diversi, quindi, che consentono di chiedere alle osservazioni quale sia il tempo osservato nello spegnimento delle galassie al fine di indirizzare la causa verso il processo temporalmente più adeguato. Facile a dirsi ma nella pratica è molto complicato trovare ammassi distanti e misurabili a livello di singola galassia in caduta e proprio in tale contesto si calano le osservazioni di Spitzer Adaptation of the Red-sequence Cluster Survey (SpARCS) basate su dieci notti osservative tramite Keck Observatory e venticinque tramite Gemini Telescopes, in grado di mappare il 70% della storia dell'universo e di scoprire centinaia di nuovi ammassi remoti. 

Proprio grazie ai nuovi ammassi scoperti sono stati osservati tempi di spegnimento diversi in base all'epoca osservata: soltanto 1.1 miliardi di anni in un universo di appena 4 miliardi di anni, 1.3 miliardi di anni in un universo di mezza età (6 miliardi di anni) e ben 5 miliardi di anni nell'universo attuale. 

Nell'universo distante, quindi, il processo di stripping sembra decisamente più efficiente rispetto allo "strangolamento" o all'outflows. 
Ci sono ottime ragioni, comunque, per ipotizzare come le galassie di massa inferiore vedano diversi processi alla base dello stop alla formazione stellare e questa è una domanda che resta aperta.