Gli astronomi hanno rilevato un alone esteso di materia oscura attorno ad un’antica galassia nana

La Via Lattea è circondata da dozzine di galassie nane che si pensa siano residui delle primissime galassie dell’universo. Tra i più primitivi di questi fossili galattici c’è Tucana II, una galassia nana ultra debole che si trova a circa 50 kiloparsec, o 163.000 anni luce, dalla Terra.

Gli astrofisici del MIT, hanno rilevato delle stelle ai margini di Tucana II, in una configurazione che è sorprendentemente lontana dal suo centro ma, ciononostante, catturata dall’attrazione gravitazionale della minuscola galassia. 

Questa è la prima prova che Tucana II ospita un esteso alone di materia oscura. Si tratta di una regione di materia, legata gravitazionalmente, che i ricercatori hanno calcolato essere da tre a cinque volte più massiccia di quanto gli scienziati abbiano stimato in precedenza. Questa scoperta di stelle lontane in un’antica galassia nana, implica che anche le primissime galassie nell’universo fossero probabilmente estese e più massicce.

“Tucana II ha molta più massa di quanto pensassimo, tanto che riesce ad attirare le stelle lontane“, ha affermato Anirudh Chiti, studente laureato dell’MIT. “Ciò significa che anche le prime galassie fossili hanno probabilmente avuto questo tipo di aloni estesi.”

I ricercatori hanno anche stabilito che le stelle ai margini di Tucana II, sono più primitive delle stelle al centro della galassia. Questa è la prima prova di uno squilibrio stellare in una galassia nana ultra debole.

La configurazione unica, suggerisce che l’antica galassia potrebbe essere stata il risultato di una delle prime fusioni tra due galassie neonate, una leggermente meno primitiva dell’altra.

” Potremmo vedere la prima forma di “cannibalismo galattico” “, ha dichiarato Anna Frebel, professoressa associata di fisica all’MIT. “Una galassia potrebbe aver mangiato uno dei suoi vicini leggermente più piccoli e primitivi, che poi ha riversato tutte le sue stelle nei margini della suddetta galassia“.

Galassie non così deboli

Tucana II è una delle galassie nane più primitive conosciute. Questo si deduce dalla scarsa presenza di metallo nelle sue stelle. Le stelle con un basso contenuto di metalli, infatti, si sono probabilmente formate molto presto, quando l’universo non produceva ancora 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 metallo così basso da considerarla come la più primitiva delle galassie nane ultra deboli conosciute.

La Frebel e il suo team, si sono chiesti se l’antica galassia potesse ospitare altre stelle, anche più vecchie, che avrebbero potuto far luce sulla formazione delle prime galassie dell’universo. Per testare questa idea, hanno ottenuto le osservazioni su Tucana II attraverso lo SkyMapper Telescope, un telescopio ottico sito in Australia.

Il team ha utilizzato un filtro di imaging sul telescopio per individuare stelle primitive e povere di metalli oltre il nucleo della galassia. Successivamente, è stato eseguito un algoritmo, per individuare in modo efficiente le stelle con un basso contenuto di metallo (comprese le stelle precedentemente identificate al centro del nucleo galattico e le nuove stelle molto più lontane da esso).

“L’analisi mostra una connessione cinematica, che queste stelle lontane si muovono di pari passo con le stelle interne“, hanno affermato la Frebel e Chiti.

I risultati suggeriscono che Tucana II debba avere un alone di materia oscura esteso, da tre a cinque volte più massiccio di quanto si pensasse in precedenza, in modo da mantenere una presa gravitazionale su queste stelle lontane. La materia oscura è un tipo ipotetico di materia che si pensa costituisca più dell’85% dell’universo. Si pensa che ogni galassia sia tenuta insieme da una concentrazione locale, o alone, di materia oscura.

“Senza materia oscura, le galassie volerebbero semplicemente a pezzi, infatti è un ingrediente cruciale per creare una galassia e tenerla insieme.”

Una storia di cannibalismo galattico

Gli studiosi hanno ottenuto i risultati iniziali osservando Tucana II attraverso il telescopio Magellan in Cile. Con Magellan, il team si è concentrato sulle stelle povere di metalli della galassia per ricavarne le relative metallicità e ha scoperto che le stelle esterne erano tre volte più povere di metalli, e quindi più primitive, di quelle al centro.

“Questa è la prima volta che vediamo qualcosa che somiglia a una differenza chimica tra le stelle interne ed esterne in un’antica galassia“, ha aggiunto Chiti.

Una probabile spiegazione per lo squilibrio, potrebbe essere una fusione galattica precoce, in cui una piccola galassia – forse tra la prima generazione di galassie formatesi nell’universo – ha inghiottito un’altra galassia vicina. Questo cannibalismo galattico, ad oggi, si verifica costantemente in tutto l’universo, ma non era ancora chiaro se anche le prime galassie si fossero fuse in modo simile.

“Tucana II alla fine verrà “divorata” dalla Via Lattea, senza nessuna pietà!“, ha asserito la Frebel. 

Il team prevede di utilizzare il loro 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 ai loro margini“, ha concluso la Frebel.

Fonte: https://phys.org/news/2021-02-astronomers-dark-halo-ancient-dwarf.html?fbclid=IwAR3tLcCn1WJlSC2Gbyf1xo__QB1q7e3OfCdlHdh0BGh6cGLi7jKOZ9Eo1Mo