Gli astronomi che analizzano i dati provenienti dall'astronave Gaia dell'ESA hanno scoperto quella che chiamano galassia fantasma. La galassia, chiamata Antlia 2 (Ant 2) è una galassia nana a bassissima densità che si è formata nei primi giorni dell'universo. E viene privato della sua massa dalle forze di marea della Via Lattea.
Questa galassia fantasma si è sempre nascosta in bella vista. La bassa densità ha reso difficile il rilevamento, così come la sua posizione. È nascosto dietro il sudario del disco della Via Lattea, in un'area conosciuta dagli astronomi come la "Zona dell'Evitamento" (ZOA.) Ma è enorme: ha le stesse dimensioni della Grande Nuvola Magellanica e un terzo delle dimensioni della Via Lattea .
Un team internazionale di astronomi ha trovato Ant 2 durante il secondo rilascio di dati dal veicolo spaziale Gaia. Stavano cercando galassie nane vicino alla Via Lattea cercando stelle RR Lyrae. RR Lyrae sono stelle variabili utilizzate come candele standard. Sono vecchie stelle povere di metalli che di solito si trovano nelle galassie nane, quindi se trovi stelle di Lyrae RR, probabilmente hai trovato una galassia nana.
Per alcuni aspetti, Ant 2 è come le altre galassie nane. Tutte le galassie, comprese le galassie nane come questa, si formano in associazione con la materia oscura. Come chiarisce il loro nome, i nani sono più piccoli e hanno meno stelle rispetto alle altre galassie. Una galassia nana potrebbe avere solo un centinaio di milioni di stelle, forse fino a pochi miliardi. Sono sminuiti dalla nostra galassia della Via Lattea, che ha tra i 200 e i 400 miliardi di stelle.
“Questo è un fantasma di una galassia. Oggetti così diffusi come Ant 2 non sono mai stati visti prima. ” - Gabriel Torrealba, autore principale.
Le stelle in una galassia nana sono diverse da quelle di altre galassie. Le galassie nane sono state alcune delle prime strutture a formarsi nell'universo, quindi le loro stelle sono più vecchie e povere di metalli. Si formarono nei primi giorni, prima che generazioni successive di stelle avessero seminato l'universo con metalli.
Molte galassie nane sono soggette alle maree gravitazionali delle galassie più grandi vicine e Ant 2 non fa eccezione. Spesso sono visti essere attratti da galassie più grandi e fatti a pezzi da queste interazioni. Ciò può provocare fusioni di galassie ed è quello che potrebbe accadere con Ant 2.
Ma la galassia fantasma Ant 2 differisce dagli altri nani. Emette pochissima luce. Rispetto a un'altra delle galassie satellitari della Via Lattea, la Grande nuvola di Magellano, è 10.000 volte più debole. A seconda di come la vedi, è troppo grande per la sua luminosità o troppo debole per le sue dimensioni.
"Questo è un fantasma di una galassia", ha dichiarato Gabriel Torrealba, autore principale del documento. “Oggetti così diffusi come Ant 2 non sono mai stati visti prima. La nostra scoperta è stata possibile solo grazie alla qualità dei dati di Gaia. "
La missione Gaia dell'ESA ha prodotto fino ad oggi il catalogo di stelle più ricco, comprese misurazioni ad alta precisione di quasi 1,7 miliardi di stelle. Ha rivelato dettagli mai visti prima della nostra galassia domestica e mostrato come si è formata la Via Lattea fondendosi con un'altra galassia 10 miliardi di anni fa. All'inizio di quest'anno, il secondo rilascio di dati di Gaia ha reso disponibili agli scienziati di tutto il mondo nuovi dettagli sulle stelle della Via Lattea, ed è stato un vero tesoro per gli astronomi, incluso il team dietro la galassia fantasma.
Il team di astronomi dietro lo studio proviene da Taiwan, Regno Unito, Stati Uniti, Australia e Germania. Stavano cercando il secondo rilascio di dati di Gaia per le stelle di RR Lyrae, sperando di trovare altre galassie nane. Queste vecchie stelle hanno impulsi di luminosità ben noti che durano mezza giornata, quindi sono molto utili.
"RR Lyrae era stata trovata in tutti i satelliti nani conosciuti, quindi quando abbiamo trovato un gruppo di loro seduto sopra il disco galattico, non siamo rimasti totalmente sorpresi", ha detto il co-autore Vasily Belokurov dell'Istituto di astronomia di Cambridge. "Ma quando abbiamo guardato più da vicino la loro posizione sul cielo, abbiamo scoperto che c'era qualcosa di nuovo, dato che nessun oggetto precedentemente identificato è emerso in nessuno dei database che abbiamo cercato."
"Ci chiediamo se questa galassia sia solo la punta di un iceberg, e la Via Lattea è circondata da una vasta popolazione di nani quasi invisibili simili a questa." - coautore Matthew Walker, Carnegie Mellon University.
Il team ha notificato i propri colleghi al telescopio anglo-australiano (AAT) in Australia. Sotto una linea temporale stretta, gli astronomi dell'AAT hanno misurato gli spettri di oltre 100 stelle giganti rosse nella galassia fantasma. Quegli spettri hanno fornito la conferma di cui la squadra aveva bisogno.
Gli spettri hanno mostrato che tutte le stelle si muovevano insieme. Ant 2 non si avvicina mai troppo alla Via Lattea, restando sempre a almeno 130.000 anni luce di distanza. I ricercatori sono stati anche in grado di ottenere la massa della galassia, che era molto più bassa del previsto per un oggetto delle sue dimensioni.
"La spiegazione più semplice del perché Ant 2 sembra avere così poca massa oggi è che è stata smontata dalle maree galattiche della Via Lattea", ha detto il co-autore Sergey Koposov della Carnegie Mellon University. "Ciò che rimane inspiegabile, tuttavia, è la dimensione gigante dell'oggetto. Normalmente, quando le galassie perdono massa a causa delle maree della Via Lattea, si riducono, non crescono.
Quindi Ant 2 è un po 'un mistero per gli astronomi. È molto grande per qualcosa con una massa così bassa. Rimuovere la massa non può allargare la galassia fantasma; non ha senso. Ci deve essere un'altra ragione per cui sta crescendo di dimensioni mentre perde massa, ma finora nessuno lo sa. Le nostre attuali teorie sulla formazione della galassia non prevedono oggetti come Ant 2.
Una linea di ipotesi suggerisce che una formazione di stelle molto vigorosa all'interno della Formica 2 potrebbe farla espandere mentre la Via Lattea ruba la sua massa. I venti stellari e le esplosioni di supernova potrebbero allontanare il gas inutilizzato, indebolendo la gravità che lega la galassia e permettendo alla materia oscura a cui è associata di espandersi. Ma questo non è dimostrato.
"Anche se la formazione stellare potrebbe rimodellare la distribuzione della materia oscura in Ant 2 mentre veniva messa insieme, doveva aver agito con un'efficienza senza precedenti", ha detto il co-autore Jason Sanders, anch'egli di Cambridge.
Un'altra linea di speculazione riguarda la materia oscura stessa, forse un altro tipo di materia oscura. La teoria attuale prevede che la materia oscura si accumuli strettamente al centro delle galassie. Ma la natura diffusa e diffusa di Ant 2 potrebbe significare che un tipo di materia oscura che non si raggruppa facilmente è al lavoro. Come dice il team nel loro articolo, "L'origine di questo nucleo potrebbe essere coerente con un feedback aggressivo o potrebbe anche richiedere alternative alla fredda materia oscura (come i bosoni ultra-chiari)".
"Rispetto al resto dei circa 60 satelliti della Via Lattea, Ant 2 è una strana palla", ha detto il co-autore Matthew Walker, anche lui della Carnegie Mellon University. "Ci chiediamo se questa galassia sia solo la punta di un iceberg, e la Via Lattea è circondata da una vasta popolazione di nani quasi invisibili simili a questa."
Trovare una galassia fantasma strana come Ant 2 è sconcertante, ma non è stato del tutto inaspettato. Man mano che i metodi di rilevamento sono diventati più sensibili, sono state trovate galassie satellitari più deboli. Probabilmente è stata solo una questione di tempo fino a quando uno non è stato trovato qui, nello ZOA. Ma se è l'unico che abbiamo mai trovato, o se ci siamo imbattuti nel primo di molti grazie alla potenza del veicolo spaziale Gaia è ancora una domanda aperta. Ad ogni modo, sta facendo riflettere gli astronomi sulle loro teorie più praticabili.
- Comunicato stampa dell'Università di Cambridge: "Gaia individua una galassia" fantasma "accanto"
- Research Paper: "Il gigante nascosto: scoperta di un enorme satellite nano galattico in Gaia DR2"
- Pagina Gaia dell'ESA
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
