Gli astronomi hanno dimostrato per la prima volta che anche le più piccole galassie dell'Universo hanno strutture complesse che indicano una storia complessa. Utilizzando il Subaru Telescope, un team di astronomi dell'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, l'Istituto di Fisica in Lituania, l'Università di Durham, l'Osservatorio di Parigi, l'Università di Kyoto, l'Osservatorio astronomico Gunma e l'Università di Tokyo hanno scoperto un alone esteso di stelle con un netto taglio nella galassia nana irregolare Leo A, un membro del gruppo locale di galassie che include la Via Lattea. La scoperta sfida gli attuali scenari di formazione delle galassie, mostrando che invece di essere i conservatori di blocchi di costruzione incontaminati che si sono combinati per formare galassie più grandi, le galassie nane irregolari hanno la loro storia di accumulo.
Comprendere la formazione e l'evoluzione della galassia su scale temporali paragonabili all'età dell'Universo è una delle maggiori sfide dell'astronomia. Negli scenari della cosmologia standard (Nota 1), le galassie sono costruite mediante fusione gerarchica: piccole fluttuazioni di densità primordiale nella distribuzione regolare della materia nell'Universo primordiale crescono e si combinano per formare strutture più grandi come la Via Lattea. I più numerosi tipi di galassie nell'universo - le galassie nane irregolari (Nota 2) - dovrebbero preservare invariate le loro proprietà per miliardi di anni e rappresentare blocchi di costruzione primordiali incontaminati. Questo è uno dei motivi per cui gli astronomi hanno recentemente studiato con grande interesse galassie irregolari nane.
Il team guidato dai professori Nobuo Arimoto (National Astronomical Observatory of Japan) e Vladas Vansevicius (Institute of Physics, Lituania) ha studiato Leone A - una galassia nana irregolare isolata ed estremamente ricca di gas con solo lo 0,01% della massa della Via Lattea e elementi chimici a bassa frazione prodotti da generazioni precedenti di stelle. Queste caratteristiche suggeriscono che questa galassia si è evoluta senza una significativa interazione con altre galassie. Si ritiene che questa galassia abbia una struttura abbastanza semplice, in contrasto con le grandi galassie disco come la Via Lattea. Tuttavia, questa visione deve essere cambiata a causa dell'imaging profondo delle regioni esterne di questa galassia con il Subaru Telescope.
Prima di queste osservazioni, Leo A era già noto per avere una grande dimensione angolare (7 ′ x 5 ′; Nota 3) e il Subaru Telescope equipaggiato con la sua fotocamera Prime Focus (Suprime-Cam) era uno strumento ideale per studiare le stelle al limiti esterni della galassia (Fig. 1). Una singola esposizione con Suprime-Cam copre un campo visivo di 34 ′ x 27 ′ (dimensione pixel 0 ”.2 x 0” .2) con elevata sensibilità. Il team ha acquisito immagini ottiche della galassia nana irregolare Leo A con tre filtri a banda larga nel novembre 2001. Per tracciare l'intera estensione delle vecchie stelle in Leo A, il team ha impiegato stelle a ramo gigante rosso (RGB) che si sono evolute in basso stelle di massa con luminosità molto elevata e dovrebbero rappresentare bene le strutture estese delle galassie. Hanno investigato all'interno di un'ellisse di asse semi-maggiore a = 12 ′ che copre completamente la galassia e hanno rilevato 1394 stelle RGB distribuite simmetricamente e uniformemente all'interno di questo campo.
La Fig. 2 mostra il profilo radiale della densità numerica della superficie delle stelle giganti rosse. Il team ha trovato una struttura del disco significativamente più grande (con un asse semi-maggiore di 5,5 ′) di quanto precedentemente noto (3,5 ′). Inoltre, le osservazioni profonde hanno permesso la scoperta di un nuovo componente stellare nelle galassie irregolari nane, che il team chiama un? Alone? (5,5′-7,5 ′), che ha una pendenza meno ripida nella densità numerica delle stelle RGB. Il componente alone si ferma a 8 'dal centro della galassia con un netto taglio nella distribuzione stellare RGB. L'esistenza di una tale struttura aureola nelle galassie nane irregolari non era stata confermata prima di queste osservazioni.
La dimensione del Leone A rivelata da queste nuove osservazioni è due volte più grande della sua dimensione precedentemente accettata, suggerendo che anche nell'universo vicino vediamo le galassie solo come "punte di iceberg" che in realtà sono alcune volte più estese.
L'alone appena scoperto con un netto taglio stellare e il disco della galassia nana irregolare Leo A ricorda da vicino la struttura, nonché il contenuto stellare e gassoso trovato in grandi galassie a disco a pieno titolo come la Via Lattea. Si ritiene che la complessa struttura di grandi galassie massicce sia il risultato della fusione di galassie meno massicce come quelle nane irregolari. Tuttavia, questo studio rivela chiaramente che la galassia nana irregolare Leone A ha già componenti a disco e aureola e suggerisce storie di accumulo complesse anche per galassie di massa molto bassa come il Leone A, che si suppone si formino direttamente dalle fluttuazioni della densità primordiale nella universo primitivo (nota 1) e sfida la comprensione contemporanea dell'evoluzione della galassia. I professori N. Arimoto e V. Vansevicius credono che Leone A sia una? Pietra di Rosetta? (Nota 4) per comprendere il processo di formazione ed evoluzione della galassia.
Il documento scientifico su questa ricerca è stato accettato per la pubblicazione nel 20 agosto 2004, Astrophysical Journal Letters (Volume 611, Numero 2, L93).
Fonte originale: comunicato stampa Subaru
