La risoluzione e le viste panoramiche del telescopio spaziale Roman consentiranno ai ricercatori di esaminare i flussi di stelle provenienti da ammassi globulari.

 

 

Cominciamo con una scena in miniatura: mentre i ballerini scivolano delicatamente su un palco, tirano stelle filanti di seta che si avvolgono, vorticano e serpeggiano nell’aria. Ora, espandiamo l’ambientazione e gli artisti a una scala cosmica, dove il palcoscenico è una galassia e i “ballerini” sono ammassi globulari (ammassi stellari).

Questi piccoli gruppi sferici di stelle strettamente legati orbitano attorno a galassie molto più massicce.

Continuamente, le stelle degli ammassi globulari vengono allontanate e quelle stelle iniziano a “volteggiare” in nuove orbite attorno alle galassie più grandi in forme a nastro.

In alcuni casi, quei flussi sono “perforati” da grumi di una sostanza ancora sconosciuta e invisibile, la materia oscura.

Gli astronomi hanno in programma di utilizzare i dati del prossimo telescopio spaziale Nancy Grace Roman per affinare questi flussi di ammassi globulari della nostra vicina galassia di Andromeda, per cercare le lacune create dal passaggio di grumi di materia oscura.

Ciò che impareranno può approfondire la nostra comprensione di questo misterioso e importante “ingrediente” dell’universo.

Dopo il lancio del telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, entro maggio 2027, i ricercatori utilizzeranno le sue immagini per esplorare ciò che esiste tra le stelle che vengono “estratte” dagli ammassi globulari.

In particolare, si concentreranno sulle correnti di marea provenienti da ammassi globulari che orbitano attorno alla nostra vicina galassia di Andromeda.

Il loro scopo è quello di individuare un maggior numero di queste correnti di marea, esaminare gli spazi vuoti tra le stelle e, idealmente, determinare le proprietà concrete della materia oscura.

I flussi degli ammassi globulari sono come nastri che svolazzano nel cosmo. La loro lunghezza nella nostra galassia, la Via Lattea, varia enormemente.

I flussi stellari molto corti sono relativamente giovani, mentre quelli che avvolgono completamente una galassia possono essere vecchi quasi quanto l’universo.

Un flusso completamente avvolto intorno alla galassia di Andromeda potrebbe essere lungo più di 300.000 anni luce ma largo meno di 3.000 anni luce.

Con Roman, gli astronomi saranno in grado di cercare per la prima volta nelle galassie vicine i flussi stellari degli ammassi globulari.

Roman ha 18 rivelatori che produrranno immagini 200 volte più grandi della fotocamera nel vicino infrarosso del telescopio spaziale Hubble, con una risoluzione leggermente maggiore.

“Roman sarà in grado di scattare un’enorme istantanea della galassia di Andromeda, cosa che semplicemente non è possibile con nessun altro telescopio”, ha detto Christian Aganze, l’autore principale di un Articolo recente su questo argomento e un postdoc presso la Stanford University in California. “Prevediamo anche che Roman sarà in grado di rilevare le stelle individualmente”.

Immaginate i risultati: le vaste e squisitamente dettagliate immagini di Roman permetteranno ai ricercatori di identificare facilmente molti esempi di flussi di ammassi globulari in Andromeda.

Fino ad oggi, gli astronomi che utilizzano i telescopi esistenti nello spazio e a terra si sono limitati a studiare un numero leggermente inferiore di flussi di ammassi globulari all’interno della nostra Via Lattea.

 

La materia oscura è tra le stelle?

La materia oscura, che molti presumono essere costituita da particelle, non può ancora essere osservata direttamente, perché non emette, riflette, rifrange o assorbe la luce.

Se non possiamo vederla, come facciamo a sapere che c’è? “Vediamo l’effetto della materia oscura sulle galassie”, ha chiarito Aganze.

“Ad esempio, quando modelliamo il modo in cui le galassie ruotano, abbiamo bisogno di massa extra per spiegare la loro rotazione. La materia oscura può fornire quella massa mancante”.

Tutte le galassie, compresa la Via Lattea, sono circondate da un alone di materia oscura. Man mano che gli astronomi approfondiscono la natura della materia oscura, potrebbero trovare prove che l’alone di una galassia può contenere anche un gran numero di sub-aloni di materia oscura più piccoli, che sono previsti dai modelli.

“Questi aloni sono probabilmente approssimativamente sferici, ma la loro densità, le loro dimensioni e anche se esistono non sono attualmente noti”, ha spiegato Tjitske Starkenburg, co-autore e assistente professore di ricerca presso la Northwestern University di Evanston, Illinois.

Roman ridefinirà la loro ricerca. “Ci aspettiamo che la materia oscura interagisca con i flussi degli ammassi globulari. Se questi sub-aloni sono presenti in altre galassie, prevediamo che vedremo lacune nei flussi di ammassi globulari che sono probabilmente causati dalla materia oscura”, ha continuato Starkenburg.

“Questo ci darà nuove informazioni sulla materia oscura, compresi i tipi di aloni di materia oscura presenti e quali sono le loro masse”.

Aganze e Starkenburg stimano che Roman fornirà in modo efficiente i dati di cui hanno bisogno all’interno delle galassie vicine, richiedendo solo un totale di un’ora, e che queste osservazioni potrebbero essere catturate dall’High Latitude Wide Area Survey.

Starkenburg contribuirà anche a gettare le basi per questa indagine attraverso i suoi contributi a un altro progetto recentemente selezionato per il finanziamento da parte della NASA Nancy Grace Roman Space Telescope.

“Questo team ha in programma di modellare il modo in cui gli ammassi globulari si formano in flussi stellari sviluppando un quadro teorico molto più dettagliato”, ha spiegato.

“Continueremo a prevedere dove hanno avuto origine gli ammassi globulari che formano i flussi e se questi flussi saranno osservabili con Roman”.

Aganze è anche entusiasta di altri progetti attualmente o presto in arrivo. “La missione Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea sta già iniziando a esplorare la struttura su larga scala dell’universo, il che ci aiuterà a saperne di più sul ruolo della materia oscura”, ha detto.

“E l’Osservatorio Vera C. Rubin presto scansionerà ripetutamente il cielo notturno con obiettivi simili. I dati di queste missioni saranno incredibilmente utili per limitare le nostre simulazioni mentre ci prepariamo per Roman”.

 

Immagine: NASA, Joseph Olmsted (STScI)