Nuovi indizi sulla formazione dei bracci delle galassie a spirale

Il sistema solare, la nostra casa nello spazio, si trova in uno dei bracci della Via Lattea, una stupenda galassia a spirale. Non pensiamo però di essere unici: quasi il 70% delle galassie nel nostro vicinato presenta una struttura a spirale. Nonostante questa architettura galattica sia così comune, per gli astronomi capire come questi bracci si formino e se col tempo scompaiano e ricompaiano è sempre stata una sfida, e nessuno ha mai trovato una risposta – fino ad oggi, forse.

Le risposte a queste e altre domande stanno diventando sempre più chiare grazie al sempre maggiore utilizzo da parte dei ricercatori di potenti simulazioni computerizzate che seguono il movimento di centinaia di milioni di stelle e ricostruiscono i processi gravitazionali che hanno portato alla formazione delle strutture galattiche a noi familiari. Ed è ciò che ha fatto un team di ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison e dell'Harvard-Smithsonian Center For Astrophysics, cercando di capire l'origine e l'evoluzione dei bracci che caratterizzano le galassie a spirale.
«Abbiamo dimostrato per la prima volta che i bracci stellari delle spirali non sono caratteristiche transienti, come si è pensato per molti decenni», spiega Elena d'Onghia, che ha condotto la ricerca dell'UW-Madison assieme ai colleghi di Harvard Mark Vogelsberger e Lars Hernquist.
«I bracci a spirale sono auto-rigeneranti, durevoli e incredibilmente longevi», spiega Vogelsberger.
Oggigiorno, vi sono due teorie principali sulla formazione e sull'evoluzione dei bracci nelle galassie a spirale. Secondo la prima, i bracci vanno e vengono nel corso del tempo. La seconda, più diffusa, afferma che il materiale che compone i bracci, ossia stelle, gas e polveri, sono influenzati da differenze gravitazionali e si "intasano" come macchine nell'ora di punta, mantenendo la struttura dei bracci per lunghi periodi.
I nuovi risultati a cui è giunto il team giacciono a metà strada tra queste due teorie e suggeriscono che i bracci si formino come risultato dell'influenza di nubi (o complessi) molecolari giganti – i reparti di maternità stellari, molto diffusi in una galassia. Una volta introdotta la presenza delle nubi nella simulazione, esse agivano da "elementi di disturbo" in grado di formare i bracci e di mantenerli a tempo indeterminato.
«Abbiamo scoperto che formano i bracci a spirale», spiega la d'Onghia. «Le precedenti teorie sostenevano che i bracci sarebbero svaniti una volta rimosse le perturbazioni, ma abbiamo osservato che, una volta comparsi, i bracci si rigenerano da soli, anche con le perturbazioni rimosse. Ciò prova che, una volta che i bracci si sono generati all'interno di queste nubi, possono esistere da soli grazie all'influenza della gravità, anche nel caso estremo in cui le perturbazioni non vi siano più».
Gli studi sono stati effettuati su galassie isolate, ossia non sottoposte all'influenza di altre compagne o galassie satelliti. Alcuni teorie precedenti, infatti, affermavano che era l'influenza gravitazionale di galassie satelliti a tirare verso l'esterno il disco della compagna maggiore e quindi a formare la struttura a bracci – ma oggi sappiamo che non è così.

Fonte
arXiv:1204.0513v2

© immagini
Thiago Ize & Chris Johnson (Scientific Computing and Imaging Institute)
NASA/ESA/Hubble Heritage Team
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