Le galassie vicine e lontane si evolvono formando nuove stelle e trasformando quelle esistenti. Si stima che ci sia stato un picco di formazione stellare nelle galassie 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 galassie stanno esaurendo “il carburante” necessario a formare nuove stelle? L’Universo si sta spegnendo?
Come si formano le stelle?
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, quindi, consuma idrogeno neutro, lo trasforma in idrogeno molecolare e, successivamente, in stelle. Per mantenere attiva la formazione di nuove stelle, una galassia, quindi, necessita di un continuo rifornimento di idrogeno atomico.
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 osservazioni sull’idrogeno neutro nelle galassie erano avvenute solo nell’Universo vicino, corrispondente all’ultimo miliardo di anni.
Ora uno studio dell’Università di Padova e INAF, pubblicato su Astrophysical Journal Letters, dal titolo “MIGHTEE-Hi: Evolution of Hi Scaling Relations of Star-forming Galaxies at z < 0.5” 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.
Lo studio è stato realizzato dal 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 (INAF), unitamente ai ricercatori di MIGHTEE (MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration).
«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 –.
Le galassie non sono “in riserva”
«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» spiega Francesco Sinigaglia.
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