Otto deboli oggetti nelle vicinanze della Via Lattea

Gli scienziati che lavorano al programma scientifico Dark Energy Survey (DES), che utilizza la più potente camera digitale del mondo (Dark Energy Camera, DEC), hanno scoperto ben 8 oggetti celesti molto deboli che si trovano nelle vicinanze della Via Lattea. I dati suggeriscono che si tratta molto probabilmente di galassie nane satelliti, le strutture stellari più piccole e più vicine che conosciamo, così come era stato trovato dallo stesso gruppo di ricercatori agli inizi di quest’anno. I risultati sono riportati su Astrophysical Journal.
Le galassie satelliti sono oggetti celesti di piccole dimensioni che orbitano attorno a galassie più grandi. Le galassie nane possono avere qualche migliaio di stelle, rispetto alle galassie di dimensioni medie, come la Via Lattea, che possono invece contenere fino a qualche centinaio di miliardi di stelle. Secondo gli attuali modelli, le galassie più grandi si formano dall’aggregazione di galassie più piccole che si ritiene siano ricche di materia oscura, quella enigmatica forma di materia che rappresenta il 25 percento del contenuto materia-energia dell’Universo. Dunque, le galassie nane satelliti sono considerate la “chiave” per comprendere la materia oscura e il processo per mezzo del quale si formano le galassie maggiori.
L’obiettivo principale della DES, così come suggerisce il suo nome, è quello di ricavare informazioni sulla natura dell’energia oscura, l’altra enigmatica e maggiore componente dell’Universo che costituisce il 70 percento circa del contenuto materia-energia. Gli scienziati ritengono che l’energia oscura sia responsabile dell’espansione cosmica accelerata. Il programma scientifico DES consiste nel realizzare una serie di immagini di centinaia di milioni di galassie distanti. Ad ogni modo, in alcune immagini si possono osservare le stelle presenti nelle galassie nane che sono più vicine alla nostra galassia. Perciò, gli stessi dati possono essere utilizzati per studiare da un lato l’energia oscura, che sta facendo allontanare le galassie creando spazi sempre più vuoti, e dall’altro la materia oscura, che rappresenta una sorta di “scheletro” su cui si appoggiano le strutture cosmiche.
Le galassie nane più deboli possono essere osservate solamente quando esse sono vicine e, di fatto, ne sono state già identificate alcune di esse. L’idea è che se questi nuovi oggetti sono rappresentativi dell’intero cielo, ce ne potrebbero essere molti altri nel nostro “vicinato cosmico”. «Proprio quest’anno, sono state individuate più di una ventina di galassie nane satelliti candidate, 17 delle quali sono state trovate dalla survey DES», spiega Alex Drlica-Wagner del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) presso il Department of Energy’s (DOE) degli Stati Uniti, uno dei responsabili dell’analisi dei dati del programma scientifico DES e autore principale dello studio. «Abbiamo quasi raddoppiato il numero di questi oggetti in appena un anno, il che è notevole».
Lo scorso mese di Marzo, i ricercatori della DES e un gruppo indipendente dell’University of Cambridge annunciarono la scoperta di 9 galassie nane presenti nelle immagini ottenute con la Dark Energy Camera, la straordinaria camera digitale che rappresenta il cuore stesso della DES (vedasi l’articolo I nuovi vicini della Via Lattea). Due di queste sono state poi confermate come galassie nane satelliti. Prima del 2015, gli astronomi avevano individuato solo due dozzine di tali galassie distribuite attorno alla Via Lattea. «DES ci sta permettendo di trovare oggetti così deboli che sarebbero stati molto difficili da individuare con le osservazioni precedenti», dice Keith Bechtol della University of Wisconsin-Madison e co-autore dello studio. «La scoperta di così tante galassie-candidate in una regione pari ad 1/8 di cielo potrebbe voler dire che ce ne sono molte altre in orbita attorno alla nostra galassia».
Tra gli 8 oggetti che sono stati identificati, l’oggetto più vicino si trova a circa 80.000 anni luce mentre quello più distante è situato approssimativamente a 700.000 anni luce. Questi oggetti sono, mediamente, un miliardo di volte più deboli della Via Lattea e un milione di volte meno massivi. Un dato curioso: si stima che la galassia nana più debole abbia appena 500 stelle. Inoltre, la maggior parte di essi sono distribuiti nella regione meridionale dell’area coperta dalla DES, in prossimità della Grande e Piccola Nube di Magellano, le due galassie satelliti maggiori della Via Lattea che si trovano, rispettivamente, a 158.000 anni luce e a 208.000 anni luce. È possibile che questi oggetti siano galassie satelliti delle Nubi di Magellano, il che sarebbe di per sé una scoperta. «Se fosse così, sarebbe un risultato affascinante», dice Risa Wechsler dello SLAC National Accelerator Laboratory e uno dei membro di DES. «L’esistenza di galassie satelliti di altrettante galassie satelliti è predetta dai nostri modelli della materia oscura. Forse le stiamo osservando per la prima volta oppure c’è qualcosa che non comprendiamo sulla loro distribuzione spaziale».
Ora, poiché si ritiene che le galassie nane siano costituite principalmente di materia oscura, e da pochissime stelle, esse possono essere considerate un banco di prova ideale per studiare le proprietà della materia oscura. Ulteriori analisi potranno confermare se questi nuovi oggetti siano davvero galassie nane satelliti e se si potranno rivelare eventuali “impronte digitali” riconducibili alla materia oscura. «Questa scoperta molto eccitante è il frutto di un’intensa collaborazione da parte dell’intero team che lavora al progetto DES», aggiunge Basilio Santiago, coordinatore del DES Milky Way Science Working Group e membro del consorzio brasiliano che partecipa al programma di ricerca. «Abbiamo appena iniziato la nostra esplorazione del cosmo e siamo alla ricerca di altre nuove e più eccitanti scoperte negli anni a venire».

DES_gal_locations
Le 17 galassie nane satelliti candidate sono state individuate nei primi due anni della missione scientifica DES, che sarà ancora operativa per altri 3 anni allo scopo di mappare con dettagli senza precedenti una determinata porzione del cielo sud. Gli scienziati stanno ora esaminando gran parte dell’area coperta dalla survey ma i dati che saranno raccolti nei prossimi tre anni permetteranno di trovare, almeno così si spera, oggetti ancora più deboli, più diffusi o più distanti. La terza stagione della missione DES è appena cominciata.  La mappa mostra la posizione delle 8 nuove galassie nane candidate (triangoli rossi) assieme alle 9 precedenti galassie nane candidate (cerchi rossi) nell’area della survey DES, 5 altri oggetti recentemente identificati al di fuori dell’area DES (rombi verdi) e 27 galassie nane satelliti della Via Lattea note prima del 2015 (quadrati blu). Quei sistemi che sono stati confermati come galassie satelliti sono stati nominati singolarmente. Crediti: A. Drlica-Wagner et al. 2015.

di Corrado Ruscica (INAF)

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