Il gas gioca un ruolo cruciale nel ciclo di vita delle galassie. Mentre le stelle e le galassie sono state a lungo il focus dell’osservazione astronomica, di recente i ricercatori hanno potuto vedere e capire meglio l’importante impatto del gas nella formazione e nell’evoluzione di queste strutture cosmiche.

Il termine “gas” si riferisce al mezzo interstellare, che può essere trovato tra le galassie, così come al gas circumgalattico che circonda strettamente una galassia. Questi termini sono utilizzati dagli astronomi per descrivere le diverse regioni di gas, ma non esiste un confine rigoroso tra di loro.

Gli astronomi hanno iniziato a comprendere il complesso flusso di gas tra le galassie, il loro mezzo circumgalattico e il mezzo intergalattico. Questo flusso svolge un ruolo vitale nella regolazione della formazione delle stelle, poiché la continua respirazione del gas è essenziale per la nascita di nuove stelle. Quando questo flusso cessa, cessa anche la formazione di stelle.

Il processo di respirazione di una galassia coinvolge l’interazione tra stelle, gravità e la temperatura e densità del gas. Quando si è formato l’Universo, il gas si è accumulato all’interno delle galassie e ha dato origine alle stelle. Man mano che le stelle muoiono, espellono gas nello spazio circostante, che inizialmente è caldo e diffuso. Tuttavia, man mano che il gas lascia la galassia, si raffredda e la sua densità aumenta. Ciò consente alla gravità di attrarre il gas di nuovo nella galassia, dove può collassare e formare nuove stelle.

Fin dagli anni ’60, gli astronomi sono riusciti ad osservare il flusso di gas dentro e fuori dalle galassie utilizzando la luce dei quasar lontani. Hanno scoperto che il gas circumgalattico vicino alle galassie ha una metallicità più elevata, il che indica che è il risultato del gas espulso dalle stelle. Il gas nel mezzo circumgalattico funge anche da combustibile per la formazione di stelle nelle galassie.

Le indagini su larga scala hanno rivelato che il gas nel mezzo circumgalattico è fino a 1.000 volte più denso rispetto al gas trovato nel mezzo intergalattico. La temperatura di questo gas varia da 10.000 a 1 milione di Kelvin, rendendolo più caldo e più freddo rispetto al gas intergalattico. Tuttavia, lo studio del gas in ingresso è una sfida a causa del fatto che i segnali si sovrappongono a quelli delle galassie stesse.

La causa esatta del gas espulso, che è più facile da osservare, rimane incerta. Potrebbe essere il risultato di supernove, venti stellari o persino feedback da buchi neri. Tuttavia, indipendentemente dalla causa specifica, il flusso di gas alla fine cessa, portando alla cessazione della formazione di stelle nelle galassie. Una volta che una galassia diventa quiescente, cessa di formare stelle e appare di colore rosso.

Sebbene ci sia ancora molto da imparare sulla respirazione galattica, le simulazioni stanno fornendo agli astronomi utili idee. Ad esempio, la simulazione FIRE modella la formazione e l’evoluzione delle galassie nel corso di miliardi di anni, consentendo ai ricercatori di visualizzare il flusso di gas dentro e fuori da queste strutture cosmiche.

In conclusione, il gas è un componente vitale nel processo di respirazione delle galassie. Comprendere il ruolo del gas nella formazione delle stelle e nel ciclo di vita delle galassie è cruciale per comprendere le origini delle stelle, dei pianeti e persino della vita stessa.