Quando guardiamo il cielo notturno al di fuori della città luminosa, possiamo vedere una serie abbagliante di stelle e galassie. Sebbene il gas rappresenti meno dell'1% della materia nell'universo, "è il gas che guida l'evoluzione della galassia, non viceversa", afferma Felix "Jay" Lockman del National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Con radiotelescopi e sondaggi come il Green Bank Telescope (GBT) nella Virginia occidentale, l'Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) e l'Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA), Lockman e altri astronomi stanno imparando di più sul ruolo di gas nella formazione di galassie. Hanno presentato i loro risultati all'incontro annuale dell'American Association for the Advancement of Science (AAAS) a San Jose.
Sebbene abbiamo una visione eccellente della nostra parte della Via Lattea, e possiamo dire che ha una struttura a forma di disco - che è l'origine del suo nome, dopo tutto - non è così semplice studiare come si è formata la galassia. Lockman ha descritto la situazione con un'analogia: se stessi cercando di capire come è stata costruita la tua casa senza lasciarla, guarderesti e ascolteresti in tutta la casa e guarderesti fuori dalla finestra per imparare cosa puoi fare dalle case dei tuoi vicini. Andromeda è il vicino più grande della Via Lattea, ed entrambi hanno galassie "satellitari" che viaggiano intorno a loro, alcune delle quali sembrano avere gas.
Inoltre, Lockman e i suoi colleghi hanno trovato nuvole di gas tra Andromeda e uno dei suoi satelliti, Triangulum, che potrebbe essere una "fonte di combustibile per la futura formazione stellare" per le galassie. Come esempio drammatico di nuvole ad alta velocità, Lockman presentò nuove immagini GBT della Smith Cloud, che fu scoperta per la prima volta nel 1963 da uno studente nei Paesi Bassi. Smith Cloud è un nuovo arrivato nella Via Lattea e potrebbe fornire abbastanza gas per formare un milione di stelle e sistemi solari. Sulla base della sua velocità e traiettoria, "pensiamo in pochi milioni di anni, splash!" mentre si scontra con la nostra galassia.
Kartik Sheth, un altro scienziato della NRAO, ha continuato con una descrizione dell'attuale stato di conoscenza degli astronomi sull'assemblaggio di galassie a disco e a spirale, di cui la Via Lattea e Andromeda sono solo due esempi. Le galassie a spirale in genere hanno molte nuvole di gas che formano nuove stelle, spesso indicate come vivai stellari, e ora con ALMA, "un fantastico telescopio a 16.500 piedi di altezza", Sheth e i suoi colleghi le stanno studiando in modo più dettagliato.
In particolare, Sheth ha presentato i risultati appena pubblicati di Adam Leroy nel Diario astrofisico, in cui esaminano le nuvole che formano le stelle nel cuore della vicina galassia stellare, Scultore, per studiare "la fisica di come il gas si è convertito in stelle". Lo scultore e altri lampi di stelle formano stelle ad una velocità circa 1.000 volte più veloce delle tipiche galassie a spirale come la Via Lattea. "Solo con ALMA possiamo effettivamente realizzare osservazioni come questa" di oggetti al di fuori della nostra galassia. Confrontando la concentrazione e la distribuzione di dieci nuvole di gas in Sculptor, scoprono che le nuvole sono più massicce, dieci volte più dense e più turbolente rispetto a nuvole simili in galassie più tipiche. A causa della densità di questi vivai stellari, possono formare stelle in modo molto più efficiente.
Altri astronomi alla riunione dell'AAAS, come Claudia Scarlata (Università del Minnesota) ed Eric Wilcots (Università del Wisconsin), hanno presentato un quadro più ampio di come le galassie a spirale si scontrano tra loro per formare galassie di forma ellittica più imponenti. Queste galassie in genere sembrano più vecchie e hanno smesso di formare stelle, ma possono crescere "fondendosi" con una galassia vicina nel suo gruppo. "Sosterrò che la maggior parte delle trasformazioni di galassie avvengono in gruppi", afferma Wilcots. In un documento basato sui dati ALFALFA pubblicati nel Diario astronomico, Kelley Hess e Wilcots trovano galassie ricche di gas distribuite principalmente nella periferia dei gruppi, e quindi questi sistemi tendono a crescere dall'interno verso l'esterno.
In un problema correlato, sia Priyamvada Natarajan (Yale University) che Scarlata hanno discusso di come l'evoluzione di enormi buchi neri nei centri delle galassie sembra essere correlata a quella della galassia nel suo insieme, quando gli astronomi li seguono dalla "culla all'età adulta. ” In particolare, Natarajan ha spiegato come i buchi neri delle galassie mature possano riscaldare il gas in una galassia e provocare deflussi di gas, impedendo così la formazione continua di stelle nella galassia.
Infine, gli astronomi attendono con impazienza ulteriori ricerche all'avanguardia sul gas nelle galassie. Ximena Fernández (Columbia University) ha descritto il COSMOS HI Large Extragalactic Survey (CHILES) di idrogeno gassoso nelle galassie con Very Large Array. Finora hanno completato un sondaggio pilota, in cui hanno ottenuto il rilevamento più distante finora di una galassia contenente gas. Hanno in programma di scrutare ulteriormente nel lontano passato rispetto ai precedenti sondaggi, prevedendo di rilevare gas in 300 galassie fino a 5 miliardi di anni luce di distanza, 250 volte più lontano della galassia osservata da Leroy.
Fernández ha anche descritto MeerKAT, un radiotelescopio in costruzione in Sudafrica, e la Deep Investigation of Neutral Gas Origins (DINGO) in Australia, che serviranno entrambi come precursori della Square Kilometer Array negli anni '20. Questi nuovi telescopi aggiungeranno alla visione sempre più complessa degli astronomi la formazione e l'evoluzione delle galassie.
