Cercare le galassie submillimetriche per trovare i protoammassi di galassie

Rappresentazione artistica della formazione di un ammasso di galassie nell'Universo primordiale. Questa scena ricorda molto la galassia Tela di Ragno (Spiderweb in inglese; formalmente nota come MRC 1138-262), uno degli ammassi meglio studiati, e la zona circostante. Crediti: ESO/M. Kornmesser

Per trovare i protoammassi di galassie - le strutture più estese che popolavano il cosmo primordiale appena un miliardo di anni dopo il Big Bang - bisogna cercare le galassie submillimetriche. Lo mostra uno studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics nato da una collaborazione tra istituti di ricerca in Italia e Spagna.

"Il nostro studio ha dimostrato che le galassie submillimetriche sono traccianti eccellenti dei protoammassi", spiega Gianluca Castignani, assegnista di ricerca al Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" dell’Università di Bologna, associato INAF, e co-autore dello studio.

La comunità astronomica è particolarmente interessata ai protoammassi di galassie, e alla loro popolazione galattica, perché in quanto strutture molto antiche possono aiutarci a comprendere a fondo il processo di formazione e di evoluzione delle strutture a larga scala dell’universo.

Riuscire però a individuare i protoammassi non è affatto semplice, tanto che finora il numero di quelli noti è rimasto piuttosto limitato. Per cercare una soluzione a questo problema, gli studiosi hanno quindi proposto un nuovo metodo, centrando l’indagine intorno a un tipo particolare di galassie: le galassie submillimetriche.

Scoperte alla fine degli anni novanta, queste galassie devono il loro nome all’intensa emissione che le distingue nella banda submillimetrica, la porzione dello spettro elettromagnetico tra l’infrarosso e le microonde. Sono tra le galassie più massicce dell’universo, caratterizzate da un tasso di formazione stellare che può superare di oltre cento volte quello della Via Lattea.

"Diversi studi precedenti hanno mostrato evidenza che le galassie submillimetriche risiedono al centro di protoammassi di galassie. Tuttavia altri studi hanno riportato risultati contrastanti. Il nostro lavoro rappresenta il primo studio sistematico dell’ambiente su larga scala di un campione di galassie submillimetriche confermate spettroscopicamente", spiega Rosa Calvi, assegnista di ricerca all’Università di Ferrara e associata all’Istituto nazionale di astrofisica (INAF), prima autrice del lavoro pubblicato su Astronomy & Astrophysics.

Al termine dell'indagine, i risultati ottenuti sono stati più che incoraggiati. Gli studiosi hanno infatti cercato protoammassi intorno a dodici galassie submillimetriche, trovandone in ben undici casi. Tra questi, sono stati confermati in modo indipendente tre protoammassi già noti e sono emerse evidenze della presenza di cinque nuove strutture. Una di esse, intorno alla galassia GN10, è tra i protoammassi più lontani mai osservati: la sua luce ha viaggiato per oltre dodici miliardi e mezzo di anni prima di raggiungere la Terra.

"Questo studio inoltre – aggiunge l’altro autore, Helmut Dannerbauer, dell’Instituto de Astrofísica de Canarias - getta nuova luce sulla connessione fisica tra le galassie submillimetriche e il loro ambiente circostante, mostrando una correlazione, mai osservata in precedenza, tra la quantità di gas molecolare delle galassie submillimetriche (il carburante da cui si formano le stelle) e la significatività delle sovradensità associate. Per spiegare questa correlazione abbiamo proposto lo scenario secondo cui le interazioni fra galassie negli ambienti più densi hanno agevolato la caduta di gas e il conseguente forte tasso di formazione stellare che caratterizza le galassie submillimetriche più brillanti".

Lo studio è stato pubblicato su Astronmy & Astrophysics con il titolo “Bright submillimeter galaxies do trace galaxy protoclusters”. Gli autori sono Rosa Calvi (Università di Ferrara, INAF), Gianluca Castignani (Università di Bologna, INAF), Helmut Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, Universidad de La Laguna, Spagna).