L’origine delle galassie spirali giganti

Uno studio ha testato tre scenari di formazione di questi grandi sistemi stellari

C’è una classe di galassie spirali davvero molto rare, costituita da oggetti che hanno la caratteristica di essere molto grandi e deboli. Il prototipo, Malin 1, fu scoperto molti anni fa dal noto astrofotografo David Malin, pioniere delle tecniche per amplificare il segnale latente nelle lastre fotografiche.

Malin 1, il prototipo delle gLSBG. Nel riquadro di sinistra la galassia come appare nell’archivio SDSS. A destra una speciale elaborazione che ne mostra i bracci spirale e la reale estensione. Malin 1 è la più estesa galassia spirale conosciuta. (Sdss, Giuseppe Donatiello)

Malin 1 è tuttora la più grande galassia spirale conosciuta, con un diametro stimato in circa 650mila anni luce. Contrariamente alle imponenti dimensioni, è però un oggetto estremamente debole, ostico anche per grandi strumenti equipaggiati con moderne e sensibili camere CCD. Per tale ragione, queste rare galassie sono dette “giganti a bassa luminosità superficiale” (gLSBG), per distinguerle dalle LSBG che sono invece comunissime galassie nane.

Gli studi hanno mostrato che la loro massa è paragonabile alla Via Lattea, però “spalmata” su un disco molto più grande, con scarsa attività di formazione stellare. Tutte le gLSBG sono galassie isolate, ben distanti da altri oggetti, e tale circostanza deve aver fortemente influito sulla loro evoluzione. Forse non è stato attivo quel processo di fusione gerarchica che invece è la regola nella maggioranza delle grandi galassie, quindi le gLSBG potrebbero essersi formate direttamente da una nube di gas primordiale.  

L’assenza di interazioni rende l’ambiente poco attivo e non viene stimolata la formazione stellare che di norma è fortemente condizionata dagli eventi di cattura di galassie più piccole. I dischi del gLSBG sono perciò alquanto inattivi. Ciò nonostante la formazione di tali sistemi è una questione aperta.

L’idea predominante contempla essenzialmente due scenari. Nel primo, il gas si accumula lentamente e comporta la crescita graduale della galassia. Nel secondo, l’oggetto dovrebbe aver sperimentato un solo importante evento di fusione in accordo con il modello comunemente accettato di formazione galattica.

Questi due scenari sono stati messi alla prova da Igor Chilingarian e colleghi su sette gLSBG, prendendone spettri su tutta l’estensione dei lori dischi e combinati con i dati d’archivio visuali e radio nella riga dell’idrogeno neutro (HI). Il gruppo ha anche considerato la possibilità che queste galassie si siano formate al centro di aloni di materia oscura poco influente.

Alcuni esempi di galassie giganti a bassa luminosità superficiale. In maggioranza esibiscono un nucleo galattico attivo.

Secondo il gruppo di studiosi tutti e tre gli scenari possibili sembrano funzionare ma in base a certe condizioni. Lo scenario più plausibile nella maggior parte delle gLSBG sembra essere quello dell’accrescimento graduale, tuttavia lo scenario dell’unico episodio di fusione descrive bene i casi osservati al pari dell’alone molto diffuso di materia oscura.

In UGC 1382, il gruppo ha rivelato una controrotazione globale del disco stellare ad alta luminosità superficiale (HSB) rispetto al disco LSB esteso. In UGC 1922 invece, oltre alle evidenze di una possibile fusione, è stata rivelata la controrotazione del gas nel disco interno.

Dalle osservazioni è inoltre emerso un carattere comune in sei dei sette sistemi considerati: la presenza di un nucleo galattico attivo (AGN), considerato sede di un buco nero supermassiccio. Tuttavia, tre di questi buchi neri sono stati stimati di massa mediamente inferiore a quella attesa e questo confermerebbe che gli episodi di fusione siano stati in numero molto inferiore e con oggetti di piccola massa.

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