La nascita delle galassie

Non è facile dare una definizione precisa di cosa sia una galassia ma se volessimo descriverla in poche parole potremmo dire che si tratta di un insieme di stelle, gas, polveri e materia oscura tenuti insieme dalla forza di gravità. Ancora meno facile è cercare di spiegare come queste si formano.

Perché ci poniamo domande così complicate? Perché lo studio delle galassie è fondamentale per comprendere come è organizzata la materia su larga scala nell’universo e come questa cambia allo scorrere del tempo cosmico aiutandoci a fare luce sulla natura e la storia del nostro universo. Come avrete sicuramente visto le galassie hanno forme molto diverse tra loro ma la cosa più importante per comprenderne la loro formazione è che esse, a fronte di processi differenti, cambiano continuamente la loro forma, ovviamente tutto questo avviene con scale temporali molto lunghe rendendo ancora più difficile la loro analisi facendo della nascita delle galassie una tra le principali sfide dell’astronomia moderna.

Cerchiamo allora di fare luce sul problema senza purtroppo riuscire a dare una risposta ma riportando i traguardi raggiunti dagli scienziati negli anni così da avere il quadro attuale di questo campo di ricerca. Partendo da molto ma molto indietro nel tempo possiamo dire che le “prime” galassie derivano proprio dal Big Bang, in particolare, le Osservazioni del telescopio spaziale Hubble e altri telescopi da terra, ci dicono che esse nacquero circa un miliardo di anni dopo la grande esplosione quindi circa 13 miliardi di anni fa. Oltre al quando vorremmo rispondere anche al come e per farlo ci vengono incontro due teorie, quale delle due sia quella corretta ancora non lo sappiamo ma probabilmente la verità è contenuta in entrambe. La prima ci dice che le galassie si sono formate a causa del collasso gravitazionale di vaste nubi di gas e polveri che permisero la formazione stellare. La seconda, invece, ci dice che nel nostro giovane universo erano presenti “grumi” di materia che si ammassarono tra loro fino a formare le galassie.

Come si formano le galassie al tempo attuale? Le galassie oggi nascono da un insieme di polvere e gas riciclato che circonda il disco galattico e il mezzo interstellare e prende il nome di Mezzo Circumgalattico. Questo mezzo ha assunto rilevante importanza soprattutto negli ultimi anni quando si è compresa la sua importanza nello studio della nascita ed evoluzione delle galassie. Si tratta di un mezzo molto diffuso (in un litro di CGM possiamo trovare un solo atomo!) quasi invisibile la cui importanza è molteplice: è fonte di carburante per la formazione stellare nelle galassie, è sede di feedback e riciclaggio di materia ed è il regolatore chiave per il rifornimento di gas galattico. Tuttavia, non sappiamo ancora come e perché questo mezzo raggiunga le galassie e le domande ancora aperte sono molte il che fa intuire quanto questo campo di ricerca sia interessante.

Per concludere vorrei citare uno studio molto recente che rappresenta fin ora la migliore simulazione della nascita di una galassia, Illustris TNG50, sviluppata dai ricercatori dell’istituto tedesco Max Planck, in essa viene riportato il movimento del gas dal Big Bang fino all’epoca attuale. La precisione di questo studio deriva dall’utilizzo dei migliori supercomputer e dalla decisione di concentrarsi su una più piccola porzione di universo (230 milioni di anni luce di lato, dimensioni di una galassia spirale media) rispetto ai modelli utilizzati in precedenza così da visualizzare anche i dettagli più piccoli. Tenete d’occhio questo campo di ricerca perché nei prossimi anni ci attendono moltissime sorprese.