Una galassia nana è la protagonista della copertina del numero di dicembre di Nature Astronomy
Piccolo è bello: è il titolo di un famoso saggio di economia di Ernst Friedrich Schumacher, ma potrebbe essere anche il titolo della collezione di articoli e review che Nature Astronomy sta dedicando alle galassie nane a partire dal numero di dicembre. Le galassie nane sono piccole sia di massa che di dimensione e quindi poco appariscenti, ma sono elementi chiave nella storia evolutiva del nostro universo perché sono le più numerose e le prime a essersi formate nell’universo giovane. Secondo gli attuali modelli teorici, sono le galassie nane a costituire i “mattoni elementari” che hanno dato origine, tramite aggregazioni successive, alle galassie giganti che vediamo oggi, come la Via Lattea o Andromeda. Gli astronomi pensano inoltre che possano essere state le prime stelle formatesi nelle galassie nane a inquinare il gas circostante, scaldandolo, ionizzandolo e arricchendolo con gli elementi chimici sintetizzati dalle stelle stesse. Insomma, le galassie nane giocano un ruolo fondamentale nella successiva formazione ed evoluzione di tutte le galassie e non è quindi possibile comprendere fino in fondo l’universo in cui viviamo senza capire i vari processi fisici che sono avvenuti, e che avvengono, in questi piccoli sistemi. Per questo, la rivista Nature Astronomy ha deciso di dedicare loro questa collezione di articoli, per descrivere le proprietà delle loro componenti stellari e gassose, osservate o previste da modelli teorici, e per riassumere i principali risultati ottenuti da modelli cosmologici o dinamici negli ultimi dieci anni e le principali domande cui rispondere nei prossimi anni.
La prima review della collezione, uscita giovedì 13 gennaio, descrive i principali risultati dell’ultimo decennio sulle proprietà chimiche e stellari delle galassie nane che mostrino formazione stellare attiva e che siano sufficientemente vicine da consentire di osservare e risolvere le loro componenti stellari e gassose. Le proprietà di queste nane, quali presenza di grandi quantità di gas, basso contenuto di elementi chimici che non siano idrogeno, e formazione stellare in corso, le rendono simili, sotto molti aspetti, alle galassie primordiali nelle loro prime fasi evolutive.
Francesca Annibali (in alto) e Monica Tosi (in basso), astrofisiche all’Inaf di Bologna e autrici della review sulle galassie nane pubblicata su Nature Astronomy
Il vantaggio di studiare le nane vicine è che, a differenza delle galassie primordiali, lontanissime da noi e difficilissime da studiare, esse possono essere esaminate in grande dettaglio al punto da poterne distinguere, con i più potenti telescopi in funzione – come il telescopio spaziale Hubble – le singole stelle: un vero e proprio laboratorio locale per capire come si sono formate le prime galassie.
L’articolo discute cosa sappiamo oggi sulla storia di formazione stellare nelle galassie nane – cioè quante stelle sono nate nel corso del tempo – e quanti e quali elementi chimici sono stati prodotti, immessi nel mezzo circostante, e magari anche espulsi al di fuori di questi sistemi nel corso del susseguirsi di diverse generazioni di popolazioni stellari. La review si sofferma anche su alcune domande cruciali che rimangono aperte: quanto “violenta” è stata la formazione stellare nelle prime fasi di vita di queste galassie? È stata la radiazione prodotta dalle loro stelle a ionizzare l’idrogeno neutro presente nell’universo primordiale? Come evolvono le galassie estremamente piccole? Le recenti osservazioni sono in accordo con le predizioni dei modelli teorici sulla formazione dell’universo?
Molte di queste domande troveranno risposta nei prossimi anni grazie ai telescopi di nuova generazione. Il telescopio spaziale James Webb (Jwst), lanciato con successo il 25 dicembre 2021 e ora in viaggio verso la sua destinazione, ci fornirà una vista potentissima sul cielo infrarosso permettendo di studiare, ad esempio, zone di formazione stellare altamente oscurate dalla polvere o stelle estremamente deboli e fredde. L’Extremely Large Telescope (Elt) entrerà in funzione probabilmente nel 2027 e sarà il più grande telescopio ottico-infrarosso mai costruito; grazie alle sue impareggiabili potenza e risoluzione spaziale permetterà di esaminare le zone più centrali e dense delle galassie. Jwst ed Elt troveranno poi un complemento perfetto in altri due futuri telescopi spaziali, Euclid e Roman. Grazie alla loro capacità di osservare ampie porzioni di cielo in modo più efficiente che Jwst ed Elt, Euclid e Roman consentiranno di studiare in modo completo e sistematico le zone più esterne delle galassie nane e i loro satelliti, apportando un contributo fondamentale verso la comprensione di questi piccoli, ma estremamente importanti, sistemi. In pratica potremo osservare con Elt le zone più centrali e compatte delle galassie, con Jwst quelle immediatamente adiacenti e con Euclid e Roman l’ambiente circostante. Ci aspetta un decennio di grande interesse e di grandi scoperte!
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy la review “Chemical and stellar properties of star-forming dwarf galaxies”, di Francesca Annibali e Monica Tosi