ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Rare galassie nane ultra-deboli al di là dell’influenza di altre galassie mostrano la prova che la formazione stellare è stata soffocata molto tempo fa.
Combinando i dati del DESI Legacy Imaging Surveys e del telescopio Gemini South, gli astronomi hanno studiato tre galassie nane ultra-deboli che risiedono in una regione dello spazio isolata dall’influenza ambientale di oggetti più grandi.
Si è scoperto che le galassie, situate in direzione di NGC 300, contengono solo stelle molto vecchie, supportando la teoria che gli eventi nell’Universo primordiale interrompano la formazione stellare nelle galassie più piccole.
Le galassie nane ultra-deboli sono il tipo di galassia più debole dell’Universo.
In genere contengono da poche centinaia a un migliaio di stelle – rispetto alle centinaia di miliardi che compongono la Via Lattea – queste piccole strutture diffuse di solito si nascondono in modo poco appariscente tra i molti residenti più luminosi del cielo.
Per questo motivo, gli astronomi hanno già avuto la fortuna di trovarli nelle vicinanze della nostra galassia, la Via Lattea.
Ma questo presenta un problema per la loro comprensione; le forze gravitazionali della Via Lattea e la corona calda possono strappare via il gas delle galassie nane e interferire con la loro naturale evoluzione.
Inoltre, più lontano dalla Via Lattea, le galassie nane ultra-deboli diventano sempre più diffuse e irrisolvibili per essere rilevate dagli astronomi e dagli algoritmi informatici tradizionali.
Ecco perché è stata necessaria una ricerca manuale a occhio nudo da parte dell’astronomo David Sand dell’Università dell’Arizona per scoprire tre galassie nane deboli e ultra-deboli situate in direzione della galassia a spirale NGC 300 e della costellazione dello Scultore.
“È stato durante la pandemia”, ricorda Sand. “Guardavo la TV e scorrevo il visore del DESI Legacy Survey, concentrandomi su aree di cielo che sapevo non erano mai state cercate prima. Ci sono volute alcune ore di ricerca casuale, e poi boom! Sono semplicemente saltati fuori”.
Le immagini scoperte da Sand sono state scattate per il DECam Legacy Survey (DECaLS), una delle tre survey pubbliche, note come DESI Legacy Imaging Surveys che hanno ripreso congiuntamente 14.000 gradi quadrati di cielo per fornire obiettivi per l’indagine in corso Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
DECals è stato condotto utilizzando la Dark Energy Camera (DECam) da 570 megapixel, montata sul telescopio da 4 metri Víctor M. Blanco della National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti presso l’Osservatorio Interamericano di Cerro Tololo (CTIO) in Cile, un programma di NSF NOIRLab.
Le galassie Scultore, come vengono indicate nell’articolo, sono tra le prime galassie nane ultra-deboli trovate in un ambiente incontaminato e isolato, libero dall’influenza della Via Lattea o di altre grandi strutture. Per studiare ulteriormente le galassie.
Sand e il suo team hanno utilizzato il telescopio Gemini South, metà dell’Osservatorio Internazionale Gemini, in parte finanziato dalla NSF e gestito dalla NSF NOIRLab. I risultati del loro studio sono presentati in un articolo apparso su The Astrophysical Journal Letters, così come in una conferenza stampa al meeting AAS 245 a National Harbor, nel Maryland.
Il Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) di Gemini South ha catturato tutte e tre le galassie con dettagli squisiti.
Un’analisi dei dati ha mostrato che sembrano essere vuote di gas e contengono solo stelle molto vecchie, suggerendo che la loro formazione stellare è stata soffocata molto tempo fa.
Questo rafforza le teorie esistenti secondo cui le galassie nane ultra-deboli sono “città fantasma” stellari in cui la formazione stellare è stata interrotta nell’Universo primordiale.
Questo è esattamente ciò che gli astronomi si aspetterebbero da oggetti così piccoli.
Il gas è la materia prima cruciale necessaria per fondere e innescare la fusione di una nuova stella.
Ma le galassie nane ultra-deboli hanno troppo poca gravità per trattenere questo importantissimo ingrediente, e si perde facilmente quando vengono colpite dall’Universo dinamico di cui fanno parte.
Ma le galassie Scultore sono lontane da galassie più grandi, il che significa che il loro gas non potrebbe essere stato rimosso dalle galassie giganti vicine. Una spiegazione alternativa è un evento chiamato Epoca della Reionizzazione, un periodo non molto tempo dopo il Big Bang in cui i fotoni ultravioletti ad alta energia riempirono il cosmo, potenzialmente facendo bollire il gas nelle galassie più piccole.
Un’altra possibilità è che alcune delle prime stelle nelle galassie nane abbiano subito esplosioni energetiche di supernova, emettendo materiale espulso fino a 35 milioni di chilometri all’ora (circa 20 milioni di miglia all’ora) e spingendo il gas fuori dai loro stessi ospiti dall’interno.
Se la reionizzazione è responsabile, queste galassie aprirebbero una finestra sullo studio dell’Universo primordiale. “Non sappiamo quanto sia forte o uniforme questo effetto di reionizzazione”, spiega Sand.
“Potrebbe essere che la reionizzazione sia irregolare, non si verifichi ovunque tutta in una volta. Abbiamo trovato tre di queste galassie, ma non è abbastanza. Sarebbe bello se ne avessimo centinaia. Se sapessimo quale frazione è stata influenzata dalla reionizzazione, questo ci direbbe qualcosa sull’Universo primordiale che è molto difficile da sondare altrimenti”.
“L’Epoca della Reionizzazione collega potenzialmente l’attuale struttura di tutte le galassie con la prima formazione di strutture su scala cosmologica”, afferma Martin Still, direttore del programma NSF per l’Osservatorio Internazionale Gemini.
“Le indagini DESI Legacy e le osservazioni dettagliate di follow-up di Gemini consentono agli scienziati di eseguire l’archeologia forense per comprendere la natura dell’Universo e come si è evoluto fino al suo stato attuale”.
Per accelerare la ricerca di galassie nane ultra-deboli, Sand e il suo team stanno utilizzando le galassie Sculptor per addestrare un sistema di intelligenza artificiale chiamato rete neurale per identificarne altre.
La speranza è che questo strumento sia in grado di automatizzare e accelerare le scoperte, offrendo un set di dati molto più ampio da cui gli astronomi possono trarre conclusioni più forti.
Immagine: DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
Image Processing: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab) & D. de Martin (NSF NOIRLab)
