Capitolo 5
Cosmologia
I colori delle galassie e la loro storia evolutiva
I
colori di una galassia sono determinati dalle proprietà delle sue popolazioni stellari. Di seguito si parlerà della distribuzione dei colori all'interno delle galassie, mentre qui ci soffermiamo sulle proprietà dei colori "integrati" su tutta la galassia. In questo caso, il colore di una galassia è la somma dei colori di tutte le popolazioni stellari, pesata con il contributo di ciascuna popolazione alla luminosità totale.
Alcune proprietà delle popolazioni stellari sono legate al colore in modo molto semplice: età e "
metallicità
", cioè composizione chimica. Una popolazione stellare mediamente più vecchia ha un color&ugùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùave; più rosso rispetto a una popolazion&ugùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùave; più giovane. La metallicità agisce nello stesso verso: una popolazione mediamente più ricca di elementi pesanti ha un color&ugùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùave; più rosso di un'altra caratterizzata da minore metallicità. L'unico modo di distinguere tra età e metallicità è seguire l'evoluzione dei colori delle galassie nel tempo. Una eventuale differenza di età si fa infatti più marcata man mano che le galassie diventan&ugùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùave; più giovani, mentre ci si aspetta che l'evoluzione non porti a cambiamenti radicali nella metallicità.
I colori e le magnitudini delle galassie early-type di un ammasso sono caratterizzati da una particolare distribuzione: la
relazione colore-magnitudine
, che si presenta come una sequenza di galassie disposta in modo che le galassie più luminose sono anche l&ugùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùùave; più rosse.
Studiando la relazione colore-magnitudine in ammassi di galassie a redshift diversi è stato possibile capire che la sequenza delle galassie early-type è prodotta da una differenza di metallicità, nel senso che le galassie più luminose sono generalmente caratterizzate da una maggiore ricchezza di elementi pesanti. La relazione colore-magnitudine è infatti presente in tutti gli ammassi di galassie, a qualsiasi redshift, senza apprezzabili cambiamenti di pendenza o di dispersione.
Un gruppo di ricercatori dell'OAC ha cercato di affrontare il problema della distribuzione dei colori e magnitudini delle galassie di ammasso in modo più generale, prendendo in considerazione tutte le galassie e non solo quelle appartenenti alla relazione colore-magnitudine. Lo scopo di questa indagine è studiare l'evoluzione di tutte le galassie di un ammasso, non solo delle early-type, ma anche delle galassie a spirale (che sono più blu e non appartengono alla relazione colore-magnitudine). In questo modo si è cercato di avere un quadro globale di come si svolge la storia della formazione stellare in un ammasso di galassie.
Lo studio si basa sulle proprietà osservate di un ammasso di galassie a redshift z = 0.31 (corrispondente a 3.5 miliardi di anni prima dell'epoca attuale) e di un ammasso locale. Partendo dall'ipotesi che 3.5 miliardi di anni fa l'ammasso locale avesse proprietà simili all'ammasso distante, sono stati utilizzati modelli teorici di evoluzione delle popolazioni stellari per ricavare informazioni sull'andamento, nel tempo, delle proprietà delle popolazioni stesse. Tra i
diversi risultati
di questa indagine, è stato possibile ricavare la storia della formazione stellare all'interno degli ammassi. La metà di tutte le stelle oggi presenti nelle galassie di ammasso si erano già formate a redshift z = 2, cioè 11 miliardi di anni fa. A redshift z = 1, il 20% delle stelle che osserviamo oggi non si sono ancora formate.
Quest'ultimo risultato potrebbe sembrare abbastanza sorprendente, perché implica una notevole attività di formazione stellare anche in epoche molto recenti, cosa che non era affatto ovvia. In realtà, anche recenti dati spettroscopici stanno confermando questa tendenza.
