Le tecniche di rilassamento degli ammassi di galassie

Come vi rilassate? Con una rapida discesa sugli sci su una pista nera o leggendo un buon libro davanti al caminetto? Ognuno ha le sue tecniche e anche gli ammassi di galassie ne hanno più d'una.

Lo studio della struttura dinamica degli ammassi di galassie fornisce informazioni sui loro meccanismi di formazione ed evoluzione. Un utile indicatore di questa struttura è il profilo di densità di massa nello spazio delle fasi (SdF nel seguito), ovvero la quantità di massa per unità di volume spaziale e di velocità in funzione della distanza dal centro dell'ammasso.

Utilizzando un campione di 54 ammassi di galassie con dati raccolti dalla collaborazione WINGS (Fasano et al. 2006) un nuovo studio condotto da un ricercatore dell'OATs, ha determinato con grande precisione che il profilo SdF degli ammassi è molto vicino a una specifica legge di potenza, prevista da vari studi teorici e di simulazioni numeriche(p.es. Taylor & Navarro 2001). L'interpretazione teorica di tale legge è quella di uno stato risultante da un processo di rilassamento dinamico (descritto da Lynden-Bell già nel 1967) che avviene su tempi scala di 1-2 miliardi di anni, pari a circa il 10-20 % dell'età media degli ammassi.

Il nuovo studio ha messo in luce che lo stesso profilo SdF si ottiene usando come traccianti del potenziale gravitazionale d'ammasso sia le galassie ellittiche sia le galassie spirali. Questo risultato indica che è necessario pensare a due diversi meccanismi di rilassamento dinamico che conducono allo stesso profilo SdF. Infatti il processo di Lynden-Bell non può funzionare per le galassie che attualmente identifichiamo come spirali, perchè queste non possono mantenere la loro caratteristica morfologia a lungo all'interno degli ammassi, a causa di vari processi evolutivi, e devono essere quindi entrate negli ammassi da non più di 3 miliardi di anni (come suggerito fra gli altri da Cava et al. 2017). E' necessario quindi invocare un altro processo di rilassamento dinamico, più lento e gentile, che consenta alle galassie neo-arrivate negli ammassi di modificare gradualmente la loro distribuzione fino ad arrivare a tracciare lo stesso profilo SdF tracciato dalle loro più anziane co-inquiline ellittiche.

Il nuovo studio conclude con una considerazione sulle galassie lenticolari o S0, che a differenza delle ellittiche e delle spirali, sembrano tracciare il profilo SdF in modo diverso da quanto previsto dagli studi numerici e teorici. Le galassie S0 sarebbero un miscuglio di due popolazione di galassie, una originatesi nelle fasi iniziali degli ammassi, come le ellittiche, ed una evolutasi dalle galassie spirali in tempi più recenti.

 

ArXiv: https://arxiv.org/abs/2212.00600
DOI: 10.1051/0004-6361/202244626