Legge di Kennicutt-Schmidt

In astronomia, la legge di Kennicutt-Schmidt (talvolta indicata con i due cognomi invertiti o semplicemente anche come legge di Schmidt) è una relazione empirica tra la densità del gas in una data regione e il tasso di formazione stellare (SFR, acronimo dell'espressione inglese "star formation rate") di quella regione.

L'esistenza di tale relazione è stata per la prima volta ipotizzata da Maarten Schmidt in un suo articolo del 1959 in cui l'astronomo propose che la densità superficiale del SFR variasse proporzionalmente a una certa potenza ${\displaystyle n}$ della densità superficiale del gas locale,^[1] vale a dire:

${\displaystyle \Sigma _{SFR}\propto (\Sigma _{gas})^{n}}$.

In genere, la densità superficiale del SFR ${\displaystyle (\Sigma _{SFR})}$ è espressa in unità di masse solari per anno per parsec quadrato ${\displaystyle (M_{\odot }~{\textrm {yr}}^{-1}{\textrm {pc}}^{-2})}$ mentre la densità superficiale del gas è espressa in grammi per parsec quadrato ${\displaystyle ({\textrm {g}}~{\textrm {pc}}^{-2})}$. Effettuando un'analisi dell'elio gassoso e delle stelle giovani nei dintorni del nostro Sole, la densità di nane bianche e la loro funzione di luminosità, e la densità di elio locale, Schmidt suggerì un valore di ${\displaystyle n\approx 2}$ (e più probabilmente compreso tra 1 e 3). Come detto, tutti i dati utilizzati in questa stima furono quelli raccolti nella Via Lattea e in particolare nelle vicinanze del Sole.

Nel 1989, Robert Kennicutt scoprì che le intensità della riga di emissione H${\displaystyle \alpha }$ di ogni galassia in un campione di sette galassie da lui esaminate seguiva la legge di Schmidt.^[2] In seguito, nel 1998, egli ha esaminato la correlazione tra la densità del gas e lo SFR per quasi 100 galassie arrivando a stimare un valore di ${\displaystyle n=1,4\pm 0,15}$.^[3]

Altre recenti osservazioni effettuate da Arthur Wolfe e Hsiao-Wen Chen indicano che la relazione con il valore calcolato da Kennicutt non è valida per le galassie formatesi durante i primi due miliardi anni dopo il Big Bang.^[4] Grazie a una combinazione di nuove osservazioni e simulazioni effettuate con supercomputer, Andrey Kravtsov e Nick Gnedin sono riusciti a dimostrare che, nelle prime fasi di evoluzione, le galassie erano molto meno efficienti nel convertire il loro gas in stelle, a causa di una bassa presenza di polveri nel gas in esse presenti.^[5][6]

• Le Galassie: relazioni di scala e popolazioni stellari. Lezione 4 (PDF), su arcetri.astro.it, Università degli studi di Firenze. URL consultato il 18 maggio 2018 (archiviato dall'url originale il 19 maggio 2018).
• Galassie "Anomale": Starbust. Lezione 9 (PDF), su arcetri.astro.it, Università degli studi di Firenze. URL consultato il 18 maggio 2018 (archiviato dall'url originale il 19 maggio 2018).

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