Realizzato grazie al contributo di ricercatori italiani e ai dati del telescopio cinese Large sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) il primo catalogo della distribuzione delle velocità delle stelle all’interno di decine di migliaia di galassie. Le informazioni presenti nel catalogo saranno fondamentali per caratterizzare meglio quelle galassie, dalla loro evoluzione alla quantità di materia oscura in esse presente.
C’è molta Italia nel team internazionale di ricercatori, guidati da Nicola R. Napolitano (professore presso l’Università Sun Yat-sen di Zhuhai, Cina, già ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF), che ha ottenuto per la prima volta nuove misure del moto interno delle stelle di circa 90 mila galassie osservate con il Large sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST). Questo nuovo catalogo di dispersioni di velocità fornisce informazioni importanti sulla struttura delle galassie e il contenuto di materia oscura. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Misurare le velocità delle stelle all’interno delle galassie è un arduo compito, che può fornire però informazioni fondamentali sulla loro formazione ed evoluzione, consentendo di vincolarne la massa e il contenuto di materia oscura in esse presente. Uno strumento adatto a queste misurazioni è il telescopio LAMOST, che si trova all’interno dello Xinglong Observatory a nord est di Pechino. Gestito dal cinese National Astronomical Observatory (NAOC), è un telescopio con un’apertura efficace di 4 metri che sta osservando il cielo del nord per ottenere una mappa di milioni di stelle della Via Lattea e misurare le velocità di recessione di centinaia di migliaia di galassie per ricostruire la struttura a larga scala dell’universo e al contempo identificare gruppi e ammassi di galassie. Le galassie identificate nel catalogo sono situate nell’emisfero nord e distanti fino a 5 miliardi di anni luce.
Dalle prime osservazioni avvenute nel 2009, LAMOST ha raccolto dati di elevata qualità, permettendo ai ricercatori di produrre svariati articoli scientifici legati alla Via Lattea e alla fisica extra-galattica, ma nessun gruppo finora aveva mai tentato di misurare le dispersioni di velocità delle galassie.
Napolitano, primo autore dell’articolo, commenta: «Il moto delle stelle nelle galassie può essere ordinato, come quello delle stelle in orbite circolari in galassie a disco, oppure caotico, senza una predefinita direzione, caratteristica delle componenti sferoidali delle galassie. Questo moto disordinato, in maniera analoga al moto caotico delle particelle in un gas, quantificato attraverso il concetto di temperatura, viene descritto dalla cosiddetta dispersione di velocità. E la determinazione di questa grandezza è possibile attraverso la misura della larghezza delle righe di assorbimento spettrali. Se esiste la materia oscura, in aggiunta a quella visibile, poi le stelle si devono muovere più velocemente per bilanciare l’attrazione gravitazionale generata da questa componente oscura e misteriosa. Conoscere questa informazione per un elevato numero di galassie (di diverse dimensioni e masse) è fondamentale per studiarle con un occhio unico».
Giuseppe D’Ago, della Pontificia Universidad Católica de Chile nonché associato presso l’INAF di Napoli, spiega: «Abbiamo sviluppato una procedura automatizzata che permette di analizzare velocemente ed in maniera efficace un elevato numero di spettri di galassie e derivarne una misura delle dispersioni di velocità. Fino ad ora solo pochi gruppi internazionali avevano effettuato simili misure e per grandi numeri di galassie, come la Sloan Digital Sky Survey, ma ora possiamo aggiungere decine di migliaia di nuove galassie distanti fino a circa 5 miliardi di anni luce da noi, grazie alle osservazioni di LAMOST all’interno della survey LAMOST ExtraGAlactic Surveys (LEGAS), e saremo in grado di aumentare questi numeri con la diffusione di ulteriori dati. L’analisi veloce di un così elevato numero di spettri è possibile grazie all’utilizzo di routine parallele e macchine multi-core, come quella installata all’INAF – Osservatorio di Capodimonte, e di cui ci siamo serviti».
Sull’importanza di questo tipo di osservazioni, Crescenzo Tortora (INAF di Napoli) aggiunge: «La misura delle dispersioni di velocità delle galassie consente di “pesarle”, proprio come se, metaforicamente, mettessimo una galassia su una bilancia. E pertanto possiamo determinarne la massa totale, vincolare il contenuto di massa frazionata in stelle e materia oscura, la struttura interna degli aloni di materia oscura, nonché stimare la massa dei buchi neri presenti nei centri di queste galassie. Quantificare queste proprietà è fondamentale per vincolare la storia evolutiva delle galassie e i loro processi di interazione e di accrescimento della materia».
«Siamo contenti di poter studiare le galassie in tale dettaglio grazie a questi nuovi dati cinesi. Essi ci permetteranno di prepararci per interpretare alcuni dei dati di futuri progetti come il Chinese Space Station Telescope, che avrà a bordo strumentazioni più potenti per misurare il moto delle stelle nelle galassie, e studiare il contenuto di materia oscura. E non dimentichiamo altre campagne spettroscopiche da Terra, che forniranno dati di elevata qualità, e che verranno realizzate nei prossimi anni con strumenti come WEAVE, 4MOST, e MOONS», conclude Napolitano.
L’articolo “Central velocity dispersion catalog of LAMOST-DR7 galaxies”, di Napolitano N. R., D’Ago G.; Tortora C., Zhao G., Luo A.L., Tang B., Zhang W., Zhang Y., L R., è stato pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Per ulteriori informazioni: Ufficio stampa INAF
