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L’Università di Padova misura il combustibile delle galassie

combustibile galassie

Il team di ricerca guidato da Francesco Sinigaglia, dottorando al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Università di Padova” scruta l’universo tentando di capire cosa doni costantemente idrogeno, il loro combustibile, alle galassie

Nell’articolo dal titolo MIGHTEE-Hi: Evolution of Hi Scaling Relations of Star-forming Galaxies pubblicato su «Astrophysical Journal Letters», il team di ricerca guidato da Francesco Sinigaglia, dottorando al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Università di Padova e associato all’Istituto Nazionale di Astrofisica – unitamente ai ricercatori di MIGHTEE (MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration) – ha misurato per la prima volta le relazioni che legano la massa di idrogeno atomico alla massa stellare e al tasso di formazione stellare in galassie a una distanza corrispondente a 4 miliardi di anni fa. Perrché l’idrogeno è il combustibile delle galassie.

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“Esista un meccanismo che rifornisce di idrogeno atomico, in modo efficiente e dall’esterno, le galassie”

“Abbiamo osservato, a una distanza mai raggiunta finora, come la variazione di idrogeno atomico muti in funzione della quantità di stelle e del tasso di formazione stellare in lontane galassie “attive” (star-forming) – spiega Francesco Sinigaglia, primo autore dello studio –. I risultati indicano che queste galassie lontane 4-5 miliardi di anni hanno riserve di idrogeno atomico comparabili a quelle delle galassie attuali. Soprattutto nel caso delle galassie massicce. Questo dato, sapendo che la formazione delle stelle consuma rapidamente l’idrogeno atomico, può essere spiegato ipotizzando che esista un meccanismo che rifornisce di idrogeno atomico, in modo efficiente e dall’esterno, le galassie. Puntiamo in futuro a interpretare, utilizzando modelli teorici, quale meccanismo di rifornimento di idrogeno sia quello predominante ai fini di spiegare i risultati ottenuti dalle osservazioni”.

Cosa determina questo comportamento?

L’evoluzione di una galassia è caratterizzata dalla formazione di nuove stelle e dalla trasformazione di quelle preesistenti. Lo scenario standard della formazione stellare nelle galassie prevede che ci sia stato un picco di attività circa 11-12 miliardi di anni fa e che da allora le galassie abbiano cominciato a formare progressivamente sempre meno stelle. Ma cosa determina questo comportamento?

Le stelle si formano a partire dal collasso di dense nubi di idrogeno molecolare che a loro volta si formano quando gli atomi di idrogeno neutro si legano insieme. Una galassia “consuma” idrogeno neutro, lo trasforma in idrogeno molecolare e, successivamente, in stelle. Per mantenere attiva la formazione di nuove stelle, le galassie, quindi, necessitano di un continuo rifornimento di idrogeno atomico, che è il loro combustibile.

Come si genera il nuovo idrogeno neutro all’interno delle galassie? La letteratura scientifica suggerisce due vie

Come si genera il nuovo idrogeno neutro all’interno delle galassie? La letteratura scientifica suggerisce due vie: l’accrescimento di gas diffuso dal mezzo intergalattico (accrescimento cosmologico), la fusione di galassie (galaxy merging). Finora le relazioni che legano l’idrogeno neutro, ad altre proprietà osservabili delle galassie, è stato osservato in modo diretto solo nell’Universo vicino. Corrispondente all’ultimo miliardo di anni.

“L’idrogeno atomico è l’ingrediente primario per poter formare stelle”

“Sebbene sia evidente che l’idrogeno atomico rivesta un ruolo fondamentale, poiché è l’ingrediente primario per poter formare stelle, non è chiaro se si “limiti” a essere tale o se influenzi in modo più profondo la storia e la modalità di formazione stellare. Ecco perché diventa fondamentale capire se esistano o meno correlazioni tra la massa di idrogeno atomico e le altre proprietà delle galassie – afferma Giulia Rodighiero, professoressa del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Università di Padova e coordinatrice locale della partecipazione in MIGHTEE –. Per far questo ci servono sia i dati sull’idrogeno neutro provenienti da MeerKAT, situato in Sudafrica, che quelli sull’idrogeno molecolare ottenuti con telescopi submillimetrici come ALMA, situato in Cile nel deserto di Atacama”.

“Come obiettivo la costruzione della più grande rete di radiotelescopi al mondo”

“In futuro estenderemo, anche attraverso nuovi dati provenienti da MeerKAT e da altri radiotelescopi, lo studio a distanze maggiori e a nuove proprietà galattiche per capire come l’interazione con altre galassie, e in generale l’ambiente in cui esse vivono, influenzi la massa di idrogeno. Utilissima – conclude Sinigaglia – sarà quindi la collaborazione al progetto SKA (Square Kilometre Array), una delle infrastrutture astronomiche più grandi e affascinanti, operativo a partire dal 2030, che ha come obiettivo la costruzione della più grande rete di radiotelescopi al mondo tra Australia e Sudafrica”.

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