Feb 22

60 ore per conoscere Idra I

Approvato dal comitato di selezione dell’ESO (European Southern Observatory) il progetto guidato da Michele Cantiello, ricercatore dell’OA d’Abruzzo, per studiare il gruppo di galassie denominato “Idra I” (anche Abell 1060) con il telescopio VISTA in Cile. Il team di ricerca, oltre ai ricercatori dell’osservatorio abruzzese, comprende scienziati dell’ESO, dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, del Gran Sasso Science Institute, dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e delle università di Oxford (GB), Napoli Federico II, Concepción (Cile) e Groningen (NL).

Il progetto si prefigge di mappare gli ammassi di stelle attorno a NGC 3311, una delle galassie più brillanti tra le centinaia che popolano Idra I. Le osservazioni verranno eseguite con il telescopio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) della classe dei telescopi di 4 metri di diametro situato nell’emisfero sud, nel deserto di Atacama (latitudine 24° 40′ S) a circa 2500 metri di altitudine sul Cerro Paranal. Specializzato nella mappatura a grande campo del cielo, VISTA è dotato della camera VIRCAM (VISTA InfraRed CAMera), costituita da più di 67 milioni di pixels e sensibile alla luce nelle bande del vicino infrarosso. Questa camera offre la giusta combinazione tra largo campo di vista, osservazione nelle bande del vicino infrarosso ed efficienza, caratteristiche essenziali per ottenere la corretta copertura spaziale dell’ammasso Idra I con un unico puntamento del telescopio e un tempo totale di osservazione ragionevole (circa 60 ore).

Da questo studio sono attese importanti informazioni sul contenuto di ammassi stellari in Idra I, che forniranno indizi decisivi per ricostruire la sua storia di formazione e, in generale, per comprendere i meccanismi alla base dei processi di sub-fusione negli ammassi di galassie. Le osservazioni richieste nella banda H (centrata alla lunghezza d’onda di circa 1,6 milionesimi di metro) integreranno i dati ottici, già esistenti grazie alle mappature effettuate dal progetto VEGAS con il telescopio VST (VLT-Survey telescope) dell’ESO-INAF. Con la camera ottica OmegaCAM del VST è già stata studiata la luce ottica diffusa sino a grande distanza dal centro di Idra I, ma al momento manca la copertura nelle bande del vicino infrarosso necessaria per poter analizzare il contenuto di ammassi stellari e ridurre la contaminazione dovuta alle stelle della Via Lattea e alle galassie di sfondo. Grazie a questa decontaminazione, per la prima volta, sarà possibile anche lo studio delle galassie di più bassa luminosità, che normalmente si confondono nel chiarore diffuso prodotto dalle sorgenti inquinanti. La combinazione di dati ottici esistenti con quelli nel vicino infrarosso permetterà di riconoscere la diversa natura delle sorgenti e di derivare le proprietà degli ammassi stellari globulari, quali età e composizione chimica delle stelle in essi presenti. Studi simili condotti in altri ammassi di galassie hanno rivelato la presenza di sottostrutture, i cosiddetti “bridges” e/o “streams”, ovvero strutture a catena e sovradensità di ammassi globulari, indicative di fenomeni di fusione. Se questo tipo di sotto-strutture si riveleranno anche in Idra I, si potranno definire caratteristica comune negli ammassi di galassie, con importanti implicazioni sui modelli fisici che descrivono come le strutture cosmiche si sono formate ed eventualmente “assemblate” nel corso della storia dell’universo.

Le galassie cosiddette “di primo tipo” (early-type) presenti al centro degli ammassi di galassie sono la chiave per decodificare la natura di questi meccanismi. Sono vere e proprie “fucine” dove si produce la maggior parte degli elementi chimici pesanti che contribuiscono all’arricchimento della materia e si forma la maggior parte delle stelle: si stima che contengano più della metà della massa totale in stelle dell’intero universo.

Immagine composta (bande g ed r) della regione centrale di Idra I ottenuta con il VST. Sono indicate le due galassie super-giganti cD NGC3311 e NGC 3309, e la galassia a spirale NGC 3312. Crediti: VEGAS project, La Marca et al. 2021.

Posta a una distanza di circa 170 milioni di anni luce (51 megaparsec), la galassia NGC 3311 si presenta come un prototipo delle galassie ellittiche massicce più vicine. Secondo la classificazione morfologica delle galassie, è denominata di tipo cD, ovvero un sottotipo di ellittica super-gigante: queste galassie di solito si trovano al centro di ammassi di galassie molto ricchi e sono caratterizzate da un grande alone di stelle che le circonda che può raggiungere anche 3 milioni di anni luce in diametro. Si ritiene che le galassie cD siano il risultato finale della fusione di molte galassie di dimensioni piccole ed intermedie: questo processo avrebbe prodotto una galassia molto massiccia circondata da una nuvola di stelle e, in alcuni casi, il persistere di fenomeni di cannibalizzazione di altre galassie ancora in atto. L’enorme massa (e dunque luminosità) rende questi oggetti dei buoni indicatori di distanza utili per stimare la distanza delle strutture cosmiche distanti. Alcuni studi preliminari descrivono NGC 3311 come una struttra formata da una regione  centrale circondata da un involucro cD, con un involucro esterno ulteriormente spostato dal centro a causa di una fusione “attualmente” in corso tra strutture del nucleo di Idra I. Rappresenta l’ambiente ideale per studiare gli effetti delle fusioni di sub-cluster sulla morfologia delle galassie, incluso l’impatto delle interazioni mareali, le modificazioni morfologiche nel tempo delle galassie nane, l’origine e l’evoluzione delle galassie compatte, delle nane ultra-compatte e degli ammassi stellari globulari. Si stima che NGC3311 contenga circa 16.000 ammassi stellari, un numero tra i più elevati finora riscontrati in una galassia dell’universo vicino, simile alla popolazione della famosa galassia gigante M87 nell’ammasso della Vergine e a NGC 4874 in Coma. Ad oggi non esiste una loro mappatura estesa e completa, lacuna che sarà colmata dallo studio appena approvato.

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