La fusione galattica è il processo mediante il quale due galassie alla fine ne faranno più di una. Ciò si verifica quando il momento angolare relativo delle due galassie che avanzano l'una sull'altra non è sufficientemente elevato da consentire il rilascio di una delle galassie dalla morsa dell'altra. Infatti, i parametri coinvolti in una fusione sono molto numerosi: angolo di collisione , velocità , massa , dimensione, composizione relativa, ecc.
Sebbene le fusioni galattiche non si traducano in una collisione significativa di stelle , le interazioni gravitazionali tra le galassie interessate così come l'attrito tra il loro gas e la loro polvere hanno effetti importanti sul "metabolismo" delle galassie. Il risultato finale di una fusione dipende anche da molti parametri, ma nella maggior parte dei casi le due galassie si fondono in un'unica galassia più grande.
Durante la fusione, le stelle e la materia oscura nelle galassie coinvolte sono sempre più influenzate dall'avvicinarsi dell'altra galassia. Verso la fine del processo di fusione, il potenziale gravitazionale e la forma della galassia iniziano a cambiare così rapidamente che le orbite delle stelle ne sono fortemente influenzate. Questo processo è chiamato rilassamento violento . Pertanto, se due galassie a disco si scontrano, le orbite delle stelle non seguiranno più il disco piatto. Durante la fusione, il moto ordinato viene trasformato e le stelle della galassia risultante orbitano in modo casuale e complesso, in una forma di spostamenti simili a quelli osservati nelle galassie ellittiche .
Una delle più grandi fusioni di galassie mai osservate coinvolge quattro galassie ellittiche situate nella nube CL0958 +4702.
Le fusioni di galassie sono dove si formano molte stelle . Il tasso di formazione stellare durante una grande fusione può raggiungere migliaia di masse solari ogni anno , a seconda del contenuto di gas e del redshift di ciascuna galassia. Il tasso di formazione stellare per una fusione tipica è di circa 100. In confronto, il tasso di formazione nella Via Lattea è dell'ordine di due all'anno.
Sebbene la maggior parte delle stelle non si avvicini mai abbastanza l'una all'altra per scontrarsi, le nuvole molecolari no , che si avvicinano al centro della fusione delle galassie ed entrano in collisione. Ciò può provocare la condensazione di questi in nuove stelle. Sebbene questo fenomeno possa essere osservato nell'universo "vicino", è più comune nel periodo della formazione delle grandi galassie a spirale da 1 a 10 miliardi di anni fa. A quel tempo, le galassie erano molto più ricche di gas (e quindi più ricche di nuvole molecolari). Questo processo avviene anche alla periferia del centro.
Il risultato di tutti questi processi è che dopo una fusione, le galassie tendono ad avere riserve di gas esaurite, quindi non producono molte stelle dopo la fusione. Quindi, se una galassia è una fusione e passano miliardi di anni, non avrà molte giovani stelle. Questo è generalmente osservato nelle galassie ellittiche, che hanno poco gas molecolare e poche stelle giovani. Le galassie ellittiche potrebbero quindi risultare da una fusione di galassie.
Le fusioni galattiche possono essere classificate in base alle diverse proprietà della loro fusione. Pertanto, una fusione binaria coinvolge due galassie interagenti, mentre una fusione multipla coinvolge più di due galassie.
Una fusione minore si verifica quando una delle galassie è molto più grande dell'altra. Spesso, la galassia più grande "mangia" quella più piccola, assorbendo la maggior parte dei suoi elementi. Pertanto, la nostra galassia Via Lattea assorbirebbe galassie più piccole come la galassia nana Big Dog e, possibilmente, le Nubi di Magellano . Si dice che la corrente stellare della Vergine sia i resti di una galassia nana che si è fusa con la Via Lattea. In una grande fusione , due galassie a spirale, più o meno della stessa dimensione, si scontrano a un certo angolo e con determinate velocità. Questo tipo di fusione fa sì che gran parte della polvere e del gas passino attraverso una varietà di meccanismi, che spesso includono il passaggio attraverso uno stato galattico attivo . Questo tipo di fusione sarebbe la forza trainante di molti quasar e provocherebbe la formazione di una galassia ellittica.
Uno studio ha scoperto che le grandi galassie si sono fuse almeno una volta negli ultimi 9 miliardi di anni. Le piccole galassie sono state inghiottite più frequentemente dalle grandi galassie.
Le fusioni possono anche essere classificate in base alla composizione del gas delle galassie coinvolte. Quindi, una fusione "umida" ( fusione umida ) è una fusione tra galassie ricche di gas o galassie blu . Le fusioni umide possono produrre più stelle, trasformare le galassie a disco in galassie ellittiche e innescare l'attività dei quasar . Al contrario, avviene una fusione "a secco" ( fusione a secco ) tra galassie povere di gas, o galassie rosse . Queste fusioni potrebbero non influenzare in modo significativo il tasso di formazione stellare, ma potrebbero svolgere un ruolo importante nella crescita della massa stellare.
Una fusione "umida" ( fusione umida ) è un tipo di fusione tra i due sopra menzionati, dove c'è abbastanza gas per alimentare una grande formazione stellare, ma non abbastanza per formare ammassi globulari , in modo che una fusione mista si verifica quando blu e rosso le galassie si fondono.
Secondo le simulazioni effettuate dagli astronomi dell'Osservatorio di Parigi e del China National Observatory (en) (NAOC), la galassia di Andromeda e le sue galassie nane sono il risultato di una grande fusione che sarebbe avvenuta miliardi di anni fa.
Ecco altri esempi di galassie che sono in fase di fusione o che sono il risultato di una fusione: