Nella Galassia le
Nebulose Planetarie (stelle nell'ultima fase dell'evoluzione,
nella quale espellono gli strati esterni in un volume di
circa 1 anno-luce di diametro) possono essere osservate
in grande dettaglio e fornisco splendide e suggestive immagini.
Alla distanza della Vergine, invece, esse appaiono puntiformi
e possono essere identificate solo perché concentrano
una gran parte della loro luce in due righe verdi dello
spettro dell'ossigeno. E anche così esse appaiono
estremamente deboli: l'energia ricevuta nelle righe dell'OIII
corrisponde a quella di una lampadina di 60 Watt vista ad
una distanza di 10 milioni di km, circa 20 volte la distanza
della Luna.
Nel caso delle osservazioni ottenute al telescopio Subaru,
l'enorme potere collettivo dato dalle notevoli dimensioni
dello specchio, ha permesso di rendere tale ricerca molto
più efficiente, utilizzando l'informazione proveniente
da diverse regioni dello spettro di emissione di tali oggetti,
in particolare studiando l'emissione delle righe H con opportuni
filtri a banda stretta (narrow-band).
Un campo 30'x30' ottenuto con la
camera grande campo del telescopio SUBARU. Le posizioni
delle PNe d'intracluster più brillanti sono evidenziate,
rispetto alle galassie appartenenti all'ammasso della Vergine,
dai cerchi neri con il relativo numero d'identificazione.
E' evidente la struttura filamentosa della distribuzione
spaziale altamente disomogenea, dovuta dalla formazione
recente di questa componente nei cluster a seguito di scontri
fra galassie. Tali risultati sono stati predetti da simulazioni
cosmologiche di formazione dei clusters.
Quale può essere l'origine di queste stelle apolidi?
L'interpretazione che oggi appare più probabile
è che siano state perse in violente interazioni
tra le galassie (harassment) al momento della formazione
del cluster, quando le galassie erano molto più
vicine l'una all'altra. Per verificare tale possibilità,
il gruppo di ricerca di questo osservatorio ha effettuato
uno studio teorico basato su simulazioni cosmologiche
ad alta risoluzione di formazione ed evoluzione di un
Ammasso di galassie simile a quello della Vergine.
In queste simulazioni ad N-corpi, per la prima volta,
è stata individuata e seguita l'evoluzione di una
popolazione stellare diffusa nello spazio d'intracluster.
Di tale popolazione sono state studiate a loro distribuzione
nel volume occupato dall'ammasso e le proprietà
delle loro velocità (mediante caratterizzazione
delle distribuzioni di velocità). In questo modo
è stato dimostrato che queste stelle, una volta
abbandonate le proprie galassie d'origine, tendono a sopravvivere
in strutture più o meno filamentose per diverse
centinaia di milioni di anni, prima di essere distribuite
uniformemente nell'ammasso a causa dei loro moti nello
spazio governati dal potenziale gravitazionale dello stesso
ammasso. Il confronto con i dati reali ha mostrato che
i cataloghi di candidati finora estratti nella Vergine
hanno un grado di raggruppamento (o clustering) compatibile con una popolazione stellare diffusa originatasi
circa 1 miliardo d'anni fa a seguito di eventi di harassment
(incontri tra galassie a seguito dei quali esse hanno
perso una parte della loro massa).
Confronto tra le proprietà di raggruppamento
(clustering), delle ICPNe identificate nella Vergine (in
alto), con quelle previste dalla simulazione N-corpi (in
basso). Le curve alla destra misurano l'eccesso di probabilitàrispetto
ad una distribuzione uniforme: il fatto che esse piccano
verso le piccole distanze angolari (in arcsecs), significa
che esse tendono a raggrupparsi in strutture le cui dimensioni
tipiche sono intorno ai 300-500 arcsecs (ossia circa 40
kpc alla distanza della Vergine).
Un quadro comparativo ancora più coerente sarà
possibile quando si possederanno un numero statisticamente
significativo di velocità radiali di tali oggetti
da confrontare con le proprietà cinematiche previste
dalle simulazioni. Per alcuni di questi si
sono già ottenuti gli spettri, da cui si può
ricavare la loro velocità radiale. Nuove campagne
osservative sono invece in programma ed in via di svolgimento
utilizzando i telescopi di nuova generazione come il VLT
(Very Large Telescope) al fine di ottenere informazioni
ulteriori sull'origine dei misteriosi astri senza
fissa dimora da confrontare con le previsioni dei
modelli ad N-corpi.
Proprietà cinematiche della componente
stellare diffusa identificata nella simulazione N-corpi.
Sopra: la distribuzione delle velocità lungo i
tre assi cartesiani; sotto: la distribuzione delle particelle
nello spazio delle fasi. Si evidenziano strutture caratteristiche
di una popolazione non "rilassata": distribuzioni
di velocità non Gaussiane (sopra) e filamenti,
sovradensità e buchi nello spazio delle fasi (evidenziate
in rosso sotto).