Sono là fuori; minuscole, estremamente deboli e incredibilmente antiche galassie nane con così poche stelle che gli scienziati le chiamano "galassie fantasma". Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha catturato immagini di tre di queste galassie di piccoli avannotti nella speranza di svelare un mistero di 13 miliardi di anni.
Gli astronomi credono che queste minuscole galassie simili a fantasmi avvistate lungo la Via Lattea siano tra le galassie più antiche, più piccole e più incontaminate dell'Universo. Le opinioni di Hubble rivelano che le loro stelle condividono la stessa data di nascita. Tutte le galassie hanno iniziato a formare stelle più di 13 miliardi di anni fa, ma poi si sono fermate bruscamente entro un miliardo di anni dopo la nascita dell'Universo.
"Queste galassie sono tutte antiche e hanno tutti la stessa età, quindi sai che qualcosa è caduto come una ghigliottina e ha disattivato la formazione stellare allo stesso tempo in queste galassie", ha detto Tom Brown dello Space Telescope Science Institute di Baltimora , Md., Il leader dello studio. "La spiegazione più probabile è la reionizzazione."
La reionizzazione dell'Universo iniziò nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang. Durante questo periodo, le radiazioni delle prime stelle hanno fatto cadere elettroni dagli atomi di idrogeno, ionizzando il gas idrogeno. Questo processo ha anche permesso all'idrogeno di diventare trasparente alla luce ultravioletta. Questo stesso processo potrebbe anche aver schiacciato la creazione di stelle nelle galassie nane, come quelle nello studio di Brown. Queste galassie sono minuscole cugine di galassie nane produttrici di stelle vicino alla Via Lattea. E a causa delle loro dimensioni ridotte, di soli 2000 anni luce di diametro, non erano abbastanza grandi da proteggersi dalla dura luce ultravioletta dell'Universo primordiale che ha eliminato la loro scarsa scorta di gas idrogeno, lasciandoli incapaci di creare nuove stelle.
Gli astronomi hanno proposto molte ragioni per la mancanza di stelle in queste galassie oltre alla teoria della reioniazione. Alcuni scienziati credevano che eventi interni come le supernovae spazzassero via il gas necessario per creare nuove stelle. Altri hanno suggerito che le galassie hanno semplicemente esaurito la loro scorta di gas idrogeno necessaria per creare le stelle.
Brown ha misurato l'età delle stelle osservandone la luminosità e i colori. Le popolazioni stellari in queste galassie fossili vanno da poche centinaia a qualche migliaio di stelle; alcuni simili a sole, alcuni nani rossi e alcune stelle rosse più grandi del nostro Sole. Quando le prove hanno dimostrato che le stelle erano davvero antiche, Brown ha chiesto l'aiuto di Advanced Camera for Surveys di Hubble per scavare in profondità in sei galassie per determinare quando sono nate. Finora, il team ha finito di analizzare i dati per tre; Ercole, Leone IV e Ursa Maggiore. Le galassie sono comprese tra 330.000 anni luce e 490.000 anni luce. Per fare un confronto, Brown ha confrontato le stelle delle galassie con quelle trovate in M92, un ammasso globulare di 13 miliardi di anni situato a circa 26.000 anni luce dalla Terra. Ha scoperto che hanno un'età simile.
"Questi sono i fossili delle prime galassie nell'universo", ha detto Brown. "Non sono cambiati in miliardi di anni. Queste galassie sono diverse dalla maggior parte delle galassie vicine, che hanno una lunga storia di formazione stellare. "
La scoperta di Brown potrebbe aiutare a spiegare il cosiddetto "problema del satellite mancante". Gli astronomi hanno osservato solo poche decine di galassie nane intorno alla Via Lattea mentre le simulazioni al computer prevedono che dovrebbero esistere migliaia di persone. Ma forse esistono. L'indagine di Sloan ha rilevato più di una dozzina di piccole galassie affamate di stelle nel quartiere della Via Lattea mentre scansionava solo una parte del cielo. Gli astronomi pensano che dozzine di galassie ultra deboli possano nascondersi senza essere scoperte con la possibilità di migliaia di nani ancora più piccoli che non contengono praticamente stelle.
Le piccole galassie possono essere private di stelle ma hanno ancora un'abbondanza di materia oscura, la struttura su cui sono costruite le galassie. Le galassie nane normali vicino alla galassia della Via Lattea contengono dieci volte più materia oscura della normale materia visibile. Brown spiega che queste piccole galassie sono ora isole per lo più di materia oscura, invisibili per miliardi di anni fino a quando gli astronomi non hanno iniziato a trovarle nello Sloan Survey.
I risultati di Brown compaiono nel numero del 1 ° luglio delle lettere astrofisiche del diario.
Didascalia immagine 1: Queste immagini di Hubble mostrano la debole galassia nana affamata di stelle Leone IV. L'immagine a sinistra mostra parte della galassia, delineata dalla scatola rettangolare bianca. La scatola misura 83 anni luce di larghezza per 163 anni luce di lunghezza. Le poche stelle in Leone IV si perdono tra stelle vicine e galassie lontane. Nell'immagine centrale è mostrata una vista ravvicinata delle galassie di sfondo all'interno della scatola. L'immagine a destra mostra solo le stelle in Leone IV. La galassia, che contiene diverse migliaia di stelle, è composta da stelle simili al sole, stelle deboli, nane rosse e alcune stelle giganti rosse più luminose del sole. Credito: NASA, ESA e T. Brown (STScI)
Didascalia immagine 2: Queste simulazioni al computer mostrano uno sciame di ammassi di materia oscura attorno alla nostra galassia della Via Lattea. Alcune delle concentrazioni di materia oscura sono abbastanza grandi da innescare la formazione stellare. Migliaia di ammassi di materia oscura coesistono con la nostra galassia della Via Lattea, mostrata al centro del pannello superiore. Le macchie verdi nel pannello centrale sono quei pezzi di materia oscura abbastanza grandi da ottenere gas dal mezzo intergalattico e innescare la formazione di stelle in corso, creando infine galassie nane. Nel pannello inferiore, le macchie rosse sono galassie nane ultra-deboli che hanno smesso di formare stelle molto tempo fa. Brown e J. Tumlinson (STScI)
