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giovedì 14 marzo 2019

#BuchiNeri #Galassie #starburst #Stelle #Supernovae #Universo

galassie starburst


Che cos'è, e che cosa scatena il fenomeno dello starburst galattico? e come facciamo a sapere che è in corso?

Le galassie sono piene zeppe di stelle. In questa epoca dell'Universo, molte sono quelle che muoiono e si spengono in modo più o meno cruento e spettacolare. Poche invece nascono e si accendono come flebili lucine viste appena in lontananza.
Ma in alcune galassie queste lucine si accendono ancora a ritmi veritiginosi (astronomicamente parlando) e l'effetto che abbiamo dalla Terra è simile a quello che avremmo guardando i fuochi d'artificio in un paese lontano all'orizzonte.


Proprio così, le galassie starburst sono galassie in cui, in questo momento, il tasso di formazione stellare è molto più alto della media. Ovviamente questo fenomeno non è perenne, non è sempre stato così frequente, e non lo sarà per sempre.

Anzi, queste esplosioni durano per un breve periodo rispetto alla lunga vita della galassia, perché la formazione stellare brucia molto rapidamente e voracemente il gas che trova nelle zone della galassie interessata.
Terminato il combustibile, o la spinta che ha innescato il fenomeno, lo starburst si affievolisce e tutto torna alla normalità.

Ciò che accomuna le galassie starburst è che il tasso di formazione stellare è incoerente con l'età della galassia.
Finché parliamo di formazione stellare in galassie molto lontane, e quindi molto giovani nell'universo, il fenomeno di starburst è piuttosto normale, poiché le giovani galassie appena formatesi all'inizio dell'universo ospitavano molto più gas di quanto non ne ospitino oggi. Quindi la formazione stellare era per forza molto frequente.

Ma ai nostri tempi, e quindi nelle galassie a noi più prossime, il gas primordiale si è consumato quasi tutto, tranne in alcune sacche in cui vediamo splendide nebulose.
Quindi un tasso di formazione stellare molto alto è del tutto anomalo paragonato all'età delle galassie odierne. La maggior parte delle galassie, oggi semplicemente non dovrebbe avere abbastanza gas per continuare l'azione dello starburst iniziale allungandolo per miliardi di anni.
Abbiamo parlato qui delle nebulose primordiali e di come sono fatte

Ma allora cosa innesca lo starburst nelle galassie odierne?
Alcune galassie, poche a dire il vero, possono avere velocità di formazione stellare superiori al normale semplicemente perché hanno volumi di gas e polvere ancora molto alti.
Ma questi sono casi rari e, come detto, la maggior parte delle galassie oggi non hanno le riserve di gas per giustificare uno starburst.
Quindi l'avvio di uno starburst oggi è innescato da alcuni eventi specifici.

Nella maggior parte dei casi questo evento è costituito dalla fusione di due galassie.
Durante la fusione tra due o più galassie, i gas delle protagoniste vengono mescolati insieme e aumentano di volume.
In più la collisione ed il mescolamento provocano onde d'urto che comprimono i gas e scatenano raffiche di formazioni stellari.
Ricordiamo poi che le fusioni tra galassie durano moltissimi anni, e le perturbazioni gravitazionali che iniziano ad affiorare durante le prime fasi possono generare abbastanza onde d'urto per innescare uno starburst anche in galassie apparentemente non in fase aperta di collisione.

Un'altra causa di innesco di starburst è costituita da frequenti esplosioni di supernovae e/o ipernovae.
Quando una supernova esplode genera onde d'urto nello spazio interstellare circostante per migliaia di anni luce. Se in una galassie esplodono molte supernovae in periodi relativamente brevi, ecco che le onde d'urto possono diventare abbastanza forti da accendere degli starburst se incontrano vaste zone nebulari.
Ovviamente affinché ciò avvenga è necessario che il gas primordiale ancora presente nella galassia sia abbastanza.
A questo link puoi capire cosa porta una stella ad esplodere in una potente supernovae: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo?

Ma la causa più impensabile di starburst è rappresentata dai Nuclei Galattici Attivi. Sappiamo ormai per certo che la maggior parte delle galassie ospitano uno o più buchi neri supermassicci nel loro nucleo.
Se il buco nero non è attivo, la sua presenza assorbe energia e rallenta l'attività di formazione stellare della galassia. Ma se il buco nero in questione è attivo, allora può al contrario innescare una rapida formazione stellare. Il suo disco di accrescimento infatti, oltre a ingurgitare decine di masse solari, espelle a sua volta una grande quantità di materia attraverso i suoi poli magnetici, riciclando materia e creando enormi onde d'urto. E ancora una volta ecco gli elementi fondamentali per accendere la formazione stellare.
Per capire che differenza c'è tra i buchi neri attivi e quelli non attivi, e cosa sono i nuclei galattici attivi, potete leggere questo approfondimento sui Quasar

Infine c'è il così detto fenomeno dell' "accrescimento da flusso freddo", di cui sappiamo ancora poco ma che probabilmente sta coinvolgendo anche la nostra Via Lattea.
Ma su questo fenomeno abbiamo dedicato un intero approfondimento qui: Una seconda vita per la Via Lattea

Come si capisce se una galassia sta vivendo uno starburst?
Per capire se una galassia relativamente vicina stia attraversando uno starburst, si confronta il suo tasso di formazione stellare con il suo periodo di rotazione.
Se per esempio, la galassia esaurisce tutto il gas disponibile durante una rotazione, significa che il suo tasso di formazione stellare è molto alto e si può considerare una galassia starburst.
La Via Lattea compie una rotazione ogni 220 milioni di anni, alcune galassie ruotano molto più velocemente, altre più lentamente, ma in ogni caso queste rotazioni vanno chiaramente oltre la vita umana e le osservazioni dirette che possiamo fare. Per cui queste valutazioni sono fatte attraverso simulazioni basate su osservazioni delicate e complesse.

Un altro metodo usato consiste nel confrontare il tasso di formazione stellare di una galassie con l'età dell'universo.
Se il tasso di formazione riscontrato esaurisse tutto il gas disponibile in meno di 13,7 miliardi di anni, allora è possibile che una data galassia possa trovarsi in uno stato di starburst.

Come appaiono le galassie starburst? e quali sono le migliori candidate?
Essendo l'origine di questo fenomeno piuttosto vario, ne consegue che anche le galassie coinvolte possono essere di natura diverse.
Gli Starburst possono verificarsi quindi sia nelle galassie a spirale che nelle galassie irregolari o ellittiche.
I parametri per la ricerca di candidate galassie starburst non sono quindi basate sulla loro forma, ma su ciò che contengono.

Esistono oggi tre caratteristiche in base alla quale vengono classificate le potenziali galassie starburst: Galassie Wolf-Rayet, Galassie blu, e Galassie infrarosse.

Galassie Wolf-Rayet: Sono galassie che ospitano un alto numero di stelle Wolf-Rayet.
Questo tipo di stelle sono incredibilmente massicce e luminose, ma sono contraddistinte dal fatto che perdono costantemente moltissima massa.
Nella nostra galassia esiste una zona dove sono concentrate un alto numero di queste stelle. Si tratta dell'ammasso Westerlund 1

I venti stellari che producono queste stelle possono scontrarsi con le regioni di gas presenti nella galassie e accendere una rapida formazione stellare.

Galassie compatte blu: Sono galassie molto compatte, ma con massa molto bassa, la cui popolazione stellare è molto vecchia. Di conseguenza anche la loro età e è molto antica. Da qui la tendenza al colore blu.
Ma all'improvviso però iniziano a formare stelle.
E' molto probabile che in realtà queste galassie siano il risultato di fusioni tra galassie con età differenti.
Scontrandosi accumulano il gas residuo presente in entrambe le galassie e le onde d'urto provocate dallo scontro accendono gli starburst.

Galassie luminose negli infrarossi: Sono galassie oscure, difficili da studiare perché contengono alti livelli di polvere che oscurano l'osservazione e impediscono di vedere la luce delle loro stelle.
Ma nella banda degli infrarossi sono estremamente luminose, perché questa frequenza riesce a penetrare le polveri.
Il fatto che siano molto luminose indica che in realtà sono piene di stelle in formazione.
Questi sono indizi che fanno pensare che all'interno ci siano in realtà embrioni di stelle che si stanno formando e che in futuro accenderanno queste galassie come alberi di Natale al tramonto!

Nelle immagini che vi mostriamo vedete alcuni esempi di galassie starburst, una delle quali è la famosa galassia M82 nell'orsa maggiore.
Come potete vedere dalle immagini le zone di starburst sono particolarmente visibili e luminescenti!