Una finestra locale sulla formazione delle galassie con ALMA

La polvere e i metalli sono prodotti dell'evoluzione stellare: sono creati nelle stelle tramite nucleosintesi e sono diffusi nel mezzo interstellare per via di venti stellari e supernovae. Grandi quantita' di polvere sono presenti nell'Universo giovane, ancora chimicamente non evoluto. Tempi molto brevi di formazione stellare e arricchimento chimico sono quindi necessari per trasformare l'ambiente primordiale privo di polvere e metalli in quello attuale ricco di metalli e di polvere.

Studiare la connessione tra il contenuto in polvere e metalli e la formazione stellare ad alto redshift rappresenta una grande sfida osservativa. Un'opportunita' per osservare indirettamente le condizioni delle formazione stellare primordiale e' offerta da una classe di oggetti rari nelle vicinanze della Via Latteo: galassie nane, di bassissima metallicita' e con un alto tasso di formazione stellare. Uno di questi sistemi e' SBS0335-052, una galassia 10000 volte piu' piccola della Via Lattea ma ugualmente attiva in formazione stellare e con una metallicita' di solo il 3% solare.

Immagine ottica di SBS0335-052 dall'Hubble Space Telescope. La mappa a 870μm di ALMA e' indicata con i contorni bianchi, mentre i contorni rossi indicato l'emissione radio dal Very Large Array. La formazione stellare e l'emissione della polvere in SBS0335-052 proviene principalmente dai due ammassi stellari piu' luminosi. Image Credit: Leslie Hunt

Leslie Hunt, ricercatore associato presso l'INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, e i suoi collaboratori dall'Italia, Francia, Germania, Spagna e Inghilterra hanno osservato questa galassia nel sub-millimetrico con ALMA, nell'ambito della Early Science Cycle 0 con la banda 7 a 870μm, per studiarne la polvere e il gas a una risoluzione spaziale di 90 pc. Aiutati da dati a varie lunghezze d'onda, tra cui nel lontano Infrarosso con Hershel, gli autori sono stati in grado di quantificare il contributo della polvere fredda all'emissione a 870um e stimare una massa di polvere fredda di 38000 masse solari.

Confrontando questa galassia con un'altra starburst nana ampiamente studiata, I ZW 18, gli autori hanno notato che, nonostante la somiglianza in massa di stelle, di gas e di metalli, SBS0335-052 ha un contentuto in polvere di piu' di 100 volte maggiore rispetto a I Zw 18 e 20 volte superiore rispetto a quello atteso in base alla sua massa di gas atomico. Questo suggerisce che non si stia tenendo in conto di una frazione significativa di idrogeno molecolare che, contrariamente a quanto si pensa, non e' tracciato dall'emissione delle molecole del CO, visibile con ALMA.

Il diverso contenuto in polvere delle due galassie nane, a parita' di metallicita', indicano che il ruolo della metallicita' nella produzione e nel tempo di vita della polvere non e' cosi' chiaro come comunemente ritenuto. La densita' colonnale di gas e la compattezza delle regioni di formazione stellare sembrano avere altrettanta importanza per la sopravvivenza delle molecole. Osservazioni simili di altre galassie estremamente povere in metalli aiuterebbero a capire se queste siano condizioni generali e fino a che punto questi sistemi possano rappresentare i processi di formazione stellare ad alto redshift.

I risultati di questo lavoro sono pubblicati nell'articolo "ALMA observations of cool dust in a low-metallicity starburst, SBS0335-052", Hunt L. et al, Astronomy & Astrophysics (in stampa).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e' un interferometro che lavora nel regime di lunghezze d'onda millimetriche e submillimetriche. Al suo completamento sara' composto da tre diversi moduli (50 antenne da 12 m, 12 antenne da 7 m e 4 antenne Total Power di 12 m). E' situato ad un'altitudine di 5000 m nel Cile del nord. I principali obiettivi scientifici dell'astronomia submillimetrica con ALMA sono: l'Universo ad alto redshift e la Cosmologia, galassie e nuclei galattici attivi, formazione stellare e mezzo interstellare, pianeti extrasolari ed evoluzione stellare. Image Credit: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), R. Hills

A cura di Anna Gallazzi e Leslie Hunt