NEL GRUPPO LOCALE, A 163MILA ANNI LUCE DALLA TERRA

L’alone oscuro di un’antica galassia nana

In base a un nuovo studio pubblicato oggi su Nature Astronomy, la piccola e ultra-debole galassia nana Tucana II, a 163mila anni luce dalla Terra, possiede un alone di materia oscura da tre a cinque volte più massiccio di quanto era stato stimato in precenza. La configurazione unica di Tucana II suggerisce che potrebbe trattarsi di un esempio, forse il più antico, di cannibalismo galattico

     01/02/2021
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La posizione di Tucana II nel Gruppo Locale, rispetto alla Via Lattea. Crediti: Wikimedia Commons

La Via Lattea è circondata da dozzine di galassie nane che si pensa siano reliquie delle primissime galassie formatesi nell’universo. Tra i più primitivi di questi fossili galattici c’è Tucana II (o seconda galassia del Tucano, dal nome della costellazione meridionale in cui si trova): una galassia nana ultra debole a circa 163mila anni luce dalla Terra.

Oggi su Nature Astronomy è stato pubblicato uno studio che descrive come gli astrofisici del Mit abbiano rilevato stelle ai margini di Tucana II che, sebbene siano in posizioni molto lontane dal suo centro, sorprendentemente risentono dell’attrazione gravitazionale della minuscola galassia. Si tratta della prima prova che Tucana II ospita un alone esteso di materia oscura – una regione di materia, la cui natura è ancora sconosciuta, legata gravitazionalmente alla galassia stessa – che i ricercatori hanno calcolato essere da tre a cinque volte più massiccio di quanto si era stimato in precedenza. Questa scoperta, di stelle lontane in un’antica galassia nana, implica che anche le primissime galassie formatesi nell’universo erano probabilmente più massicce ed estese di quanto si sia sempre ritenuto. Ma c’è di più: i ricercatori hanno infatti stabilito che le stelle alla periferia di Tucana II sono più vecchie delle stelle che si trovano nel nucleo della galassia. Si tratta della prima evidenza di un tale squilibrio stellare in una galassia nana ultra debole.

La configurazione unica di Tucana II suggerisce che l’antica galassia potrebbe essere stata il prodotto di una delle prime fusioni nell’universo tra due galassie neonate, una delle quali leggermente meno primitiva dell’altra. «Potrebbe essere la prima firma di cannibalismo galattico», dice Anna Frebel del Mit. «Una galassia potrebbe aver mangiato uno dei suoi vicini leggermente più piccoli e primitivi, che poi ha riversato tutte le sue stelle nella periferia».

In base al contenuto di metalli delle sue stelle, è possibile affermare che Tucana II è una delle galassie nane più primitive a oggi conosciute. Le stelle con un basso contenuto di metalli probabilmente si sono formate molto presto, quando l’universo ancora non produceva elementi pesanti. Nel caso di Tucana II, gli astronomi avevano precedentemente identificato una manciata di stelle attorno al nucleo della galassia con un contenuto di metalli così basso da far sì che la galassia fosse considerata, da un punto di vista chimico, la più primitiva delle galassie nane ultra deboli conosciute. Con questo presupposto, Chiti e Frebel si sono chiesti se l’antica galassia potesse ospitare altre stelle, anche più vecchie, in grado di far luce sulla formazione delle prime galassie dell’universo.

Per testare questa idea, hanno osservato Tucana II con lo SkyMapper Telescope, un telescopio ottico in Australia che offre ampie vedute del cielo meridionale. Il team ha utilizzato un filtro di imaging sul telescopio per individuare stelle primitive e povere di metalli oltre il nucleo della galassia, e ha setacciato i dati usando un algoritmo, sviluppato da Chiti, per individuare in modo efficiente le stelle con un basso contenuto di metalli, comprese quelle precedentemente identificate al centro e nove nuove stelle, molto più lontane dal nucleo galattico.

I telescopi gemelli Magellano al tramonto. Crediti: Gmt

I risultati suggeriscono che Tucana II deve avere un alone esteso di materia oscura da tre a cinque volte più massiccio di quanto si pensasse in precedenza, grazie al quale riesce a mantenere una presa gravitazionale su queste stelle lontane. I risultati del team sono la prima prova che una galassia nana ultra debole può ospitare un alone esteso di materia oscura. «Questo probabilmente significa anche che le prime galassie si sono formate in aloni di materia oscura molto più grandi di quanto si pensasse», osserva Frebel.

Successivamente, Chiti e Frebel hanno osservato Tucana II con i telescopi Magellano, in Cile, con i quali si sono concentrati sulle stelle povere di metalli della galassia per ricavarne le loro metallicità, scoprendo che le stelle esterne erano tre volte più povere di metalli, e quindi più primitive, di quelle al centro. Una probabile spiegazione potrebbe essere una fusione galattica precoce, in cui una piccola galassia – forse della prima generazione di galassie formatesi nell’universo – ha inghiottito un’altra galassia vicina. Attualmente, questo cannibalismo galattico si verifica costantemente in tutto l’universo, ma fino ad ora non era chiaro se anche le prime galassie si fossero fuse in modo simile. I risultati di questo studio ci dicono che anche Tucana II potrebbe avere una sua storia di cannibalismo galattico.

Il team prevede ora di utilizzare il suo approccio per osservare altre galassie nane ultra deboli intorno alla Via Lattea, nella speranza di scoprire stelle ancora più vecchie e più lontane. «Probabilmente, ci sono molti altri sistemi – forse tutti – che hanno queste stelle che brillano nella loro periferia», conclude Frebel.

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy l’articolo “An extended halo around an ancient dwarf galaxy” di Anirudh Chiti, Anna Frebel, Joshua D. Simon, Denis Erkal, Laura J. Chang, Lina Necib, Alexander P. Ji, Helmut Jerjen, Dongwon Kim e John E. Norris