C’e’ molta Italia nel team internazionale di ricercatori, guidati da Nicola R. Napolitano (professore presso l’Universita’ Sun Yat-sen di Zhuhai, Cina, gia’ 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 velocita’ fornisce informazioni importanti sulla struttura delle galassie e il contenuto di materia oscura. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Misurare le velocita’ delle stelle all’interno delle galassie e’ un arduo compito, che puo’ fornire pero’ 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 e’ il telescopio LAMOST, che si trova all’interno dello Xinglong Observatory a nord est di Pechino.
Gestito dal cinese National Astronomical Observatory (Naoc), e’ 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 velocita’ 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 qualita’, 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 velocita’ delle galassie. “Il moto delle stelle nelle galassie – commenta Napolitano – puo’ 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 velocita’. E la determinazione di questa grandezza e’ 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 piu’ 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) e’ fondamentale per studiarle con un occhio unico”.
Giuseppe D’Ago, della Pontificia Universidad Cato’lica de Chile nonche’ 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 velocita’. 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 cosi’ elevato numero di spettri e’ 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 velocita’ 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, nonche’ stimare la massa dei buchi neri presenti nei centri di queste galassie. Quantificare queste proprieta’ e’ fondamentale per vincolare la storia evolutiva delle galassie e i loro processi di interazione e di accrescimento della materia”. Conclude Napolitano: “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 avra’ a bordo strumentazioni piu’ 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 qualita’, e che verranno realizzate nei prossimi anni con strumenti come WEAVE, 4MOST, e MOONS”.
