Un gruppo di astronomi dell’Università di Cambridge ha identificato in un solo colpo ben nove galassie nane satelliti della Via Lattea. La scoperta, ottenuta grazie alle osservazioni realizzate dalla Dark Energy Survey (DES), potrebbe aiutare gli scienziati a svelare i segreti dell’enigmatica materia oscura, lo “scheletro cosmico” su cui sono “appoggiate” le galassie e gli ammassi.
Questi risultati segnano anche la prima scoperta, in un solo decennio, di un gruppo di galassie nane, piccoli oggetti celesti che orbitano attorno a galassie più grandi, dopo che ne sono state identificate qualche dozzina tra il 2005 e il 2006 nell’emisfero boreale. In questo caso, invece, la scoperta è avvenuta nell’emisfero australe in prossimità della Grande e Piccola Nube di Magellano, le due galassie nane più grandi e più conosciute che fanno parte del nostro sistema galattico. Gli astronomi sono arrivati all’identificazione dei nove oggetti analizzando i dati relativi al primo anno di osservazioni condotte dalla DES.
La distribuzione delle galassie satelliti della Via Lattea. L’immagine di sfondo è stata ottenuta nell’infrarosso dalla survey 2MASS. Credit: S. Koposov, V. Belokurov (IoA, Cambridge). Background: 2MASS
Per un periodo di cinque anni, la survey DES avrà lo scopo di fotografare una ampia regione del cielo meridionale con dettagli mai raggiunti prima. Lo strumento principale è la cosiddetta Dark Energy Camera (DEC) che, con i suoi 570 megapixel, rappresenta la camera digitale più potente del mondo in grado di catturare la luce emessa da galassie circa 8 miliardi di anni fa. Costruita al Fermilab, la camera digitale si trova ora installata presso il telescopio di 4m Victor M. Blanco situato al Cerro Tololo Inter-American Observatory nelle Ande cilene. Tra gli obiettivi principali della missione DES ricordiamo lo studio di 100.000 ammassi di galassie per determinare la “competizione cosmica” tra gravità ed energia scura; la misura della distanza di circa 4000 supernovae fondamentale per ricavare il tasso dell’espansione cosmica; l’analisi della luce di circa 200 milioni di galassie, distorta dall’effetto della lente gravitazionale, per studiare la distribuzione spaziale della materia oscura e la formazione delle strutture; la creazione di una enorme mappa del cielo relativa alla posizione di 300 milioni di galassie in modo da misurare la storia evolutiva dell’espansione cosmica.
I nuovi oggetti sono almeno un miliardo di volte più deboli della Via Lattea e circa un milione di volte meno massicci. La galassia nana più vicina si trova a circa 95 mila anni luce mentre quella più distante è a più di un milione di anni luce. Secondo gli autori, tre oggetti sono senza alcun dubbio galassie nane mentre gli altri potrebbero essere o galassie nane o ammassi globulari, quest’ultimi sono delle strutture stellari con proprietà osservative simili alle galassie nane che, però, non sono tenute insieme gravitazionalmente dalla materia oscura.
Le Nubi di Magellano e l’Auxiliary Telescopes presso l’osservatorio Paranal nel Deserto di Atacama in Cile. Nell’immagine sono presenti solo 6 delle 9 galassie identificate. Le altre 3 si trovano al di fuori del campo di vista. Nei riquadri sono mostrati gli oggetti più luminosi (Eridanus 1, Horologium 1 and Pictoris 1). Credit: V. Belokurov, S. Koposov (IoA, Cambridge). Photo: Y. Beletsky (Carnegie Observatories)
«La scoperta di tante galassie satelliti in una porzione così piccola del cielo è stata davvero una sorpresa», spiega Sergey Koposov dell’Istituto di Astronomia di Cambridge e autore principale dello studio. «Non credevo ai miei occhi». Le galassie nane rappresentano le strutture galattiche più piccole che siamo in grado di osservare, le più deboli delle quali contengono almeno 5000 stelle (per confronto la nostra galassia ne contiene qualche centinaia di miliardi). Il modello cosmologico CDM (Cold Dark Matter) predice l’esistenza di centinaia di galassie nane in orbita attorno alla Via Lattea ma la loro debole luce e le dimensioni molto piccole le rendono incredibilmente difficili da trovare, anche se stiamo parlando del nostro ambiente cosmico vicino.
«Queste nove galassie satelliti della Via Lattea rappresentano un risultato significativo sia per l’astronomia che per la fisica, anche in termini di materia oscura», dice Alex Drlica-Wagner del Fermilab, uno dei leader dell’analisi dei dati DES. Dato che esse contengono fino al 99% di materia oscura e l’1% di materia visibile, le galassie nane sono gli oggetti ideali per verificare l’attendibilità dei modelli che prevedono l’esistenza di questa misteriosa componente. Infatti, la materia oscura, che costituisce il 25% del contenuto materia-energia dell’Universo, è invisibile e perciò la sua presenza può essere rivelata tramite i suoi effetti gravitazionali.
«Le galassie nane satelliti sono l’ultima frontiera per verificare le nostre teorie sulla materia oscura», aggiunge Vasily Belokurov dell’Istituto di Astronomia di Cambridge e co-autore dello studio. «Abbiamo bisogno di trovarle per determinare se il nostro quadro teorico abbia una sua validità. Trovare un gruppo così numeroso di galassie satelliti vicine alle Nubi di Magellano è stato sorprendente e dato che le precedenti survey del cielo australe erano scarse, certamente non ci aspettavamo di imbatterci su un tale ‘tesoro’».
Le Nubi di Magellano e la distribuzione spaziale dell’idrogeno neutro. I riquadri mostrano l’immagine della galassia satellite più grande (Eridanus 2) e più piccola (Indus 1). Cedit: V. Belokurov, S. Koposov (IoA, Cambridge). HI image: M. Putman (Columbia)
Il “gioiello galattico” più vicino, che si trova a 97 mila anni luce nella costellazione del Reticolo, circa a metà strada dalle Nubi di Magellano, sta per essere disgregato a causa delle intense forze di marea che vengono esercitate dalla Via Lattea. L’oggetto più distante e più luminoso, situato a 1,2 milioni di anni luce nella costellazione di Eridano, si trova proprio ai margini della nostra galassia e sta per essere attratto dalla sua gravità. Secondo i ricercatori, l’oggetto sembra avere un piccolo ammasso globulare il che renderebbe la galassia come la più debole in assoluto e tale da possederne uno.
«Questi risultati sono molto intriganti. Forse, una volta questi oggetti erano delle galassie satelliti delle Nubi di Magellano e poi sono state scagliate fuori dall’interazione gravitazionale con la Piccola e la Grande Nube di Magellano. Può darsi che erano parte di un gruppo più numeroso di galassie che, insieme alle Nubi di Magellano, si trovano ora in una fase in cui stanno per essere attratte dalla Via Lattea», conclude Wyn Evans sempre dell’Istituto di Astronomia di Cambridge e co-autore della ricerca.