Immagine del telescopio spaziale Hubble del campo contenente un enorme ammasso di galassie in primo piano, MACSJ0717.5+3745. La galassia polverosa di Pope e colleghi è indicata dai quadrati rossi che mostrano tre immagini della stessa galassia di sfondo con lente gravitazionale. Nei pannelli di destra viene mostrato uno zoom in avanti di ciascuna immagine multipla. Credito:immagine originale della NASA, Agenzia Spaziale Europea e il team Hubble Space Telescope Frontier Fields. Composito a colori da Wikimedia Commons/Judy Schmidt; annotazioni e pannelli di zoom aggiunti da A. Montana.
Superando i limiti del più grande telescopio millimetrico a singola apertura al mondo, e accoppiandolo con lenti gravitazionali, L'astronoma dell'Università del Massachusetts Amherst Alexandra Pope e colleghi riferiscono di aver rilevato un tasso sorprendente di formazione stellare, quattro volte superiore a quello rilevato in precedenza, in una galassia oscurata dalla polvere dietro un ammasso di Frontier Fields.
Come spiega il Papa, "Questo molto lontano, una galassia relativamente tipica ci è nota, e sapevamo che stava formando stelle, ma non avevamo idea di quale fosse il suo reale tasso di formazione stellare perché c'è così tanta polvere che lo circonda. Le osservazioni precedenti non potevano andare oltre. Scoprire che il 75% della sua formazione stellare è stato oscurato dalla polvere è straordinario e intrigante. Queste osservazioni mostrano chiaramente che abbiamo molto da imparare".
lei aggiunge, "Gli storici vogliono sapere come sono state costruite le civiltà, e noi astronomi vogliamo sapere dove e come si sono formati gli elementi nell'universo e di dove tutto è fatto, è venuto da." Lo studio è accettato per la pubblicazione in Il Giornale Astrofisico .
Il nuovo strumento che ha reso possibili tali rivelazioni è il Large Millimeter Telescope (LMT) di 50 metri che osserva dal 2013 come un telescopio di 32 metri situato su un vulcano spento nel Messico centrale in "modalità di prima scienza". UMass Amherst e l'Instituto Nacional de Astrofísica del Messico, ptica y Electrónica (INAOE), offre un nuovo sorprendente potere di scrutare nelle galassie polverose, dice l'astrofisico.
Papa, un esperto nell'analizzare come la polvere maschera la formazione delle stelle, dice che tracciare galassie oscurate dalla polvere nelle prime epoche offre buoni segnali per comprendere come l'universo si sia arricchito di metalli nel tempo. "Sappiamo a livello di base che i metalli si formano nelle stelle, ma il tasso di accumulo nel tempo cosmico non lo sappiamo, " precisa. "Sappiamo cosa vediamo oggi ma non sappiamo come sia successo, e vogliamo riempire quell'immagine."
Globale, lei e i colleghi scrivono, "Questa straordinaria galassia di massa inferiore che mostra segni sia di bassa metallicità che di alto contenuto di polvere può mettere in discussione la nostra immagine della produzione di polvere nell'universo primordiale".
Prima che la telecamera AzTEC sull'LMT effettuasse osservazioni di questa galassia, gli astronomi si sono affidati alle immagini del telescopio spaziale Hubble per studiare la formazione stellare, dice il papa. Ma la maggior parte della formazione stellare è oscurata dalla polvere, quindi le immagini di Hubble non potevano fare un censimento completo dell'accumulo di stelle in questa galassia. "Le precedenti osservazioni millimetriche sono state limitate alle galassie polverose più estreme. Con questo studio, abbiamo rilevato un tasso sorprendentemente alto di formazione stellare oscurata dalla polvere in una tipica galassia dell'universo primordiale".
Con la lente gravitazionale, i ricercatori usano una massa in primo piano - un'altra galassia o un ammasso di galassie - come lente. Come luce da molto lontano, le galassie di fondo attraversano, è ingrandito. "Questa tecnica offre un modo per vedere cose che sono molto più deboli di quanto il tuo telescopio possa vedere, " nota. Come tracciato nelle immagini di Hubble, la galassia con lenti che hanno studiato nell'ammasso di Frontier Fields ha mostrato che formava solo circa quattro masse solari di nuove stelle all'anno, che è un'osservazione "abbastanza tipica" e non sorprende gli astronomi di oggi, dice il papa. "Ma poi le osservazioni LMT hanno rivelato altre 15 masse solari all'anno, il che significa che ci mancavano circa tre quarti della formazione stellare in corso".
lei aggiunge, "Non siamo ancora al livello di rilevare tutta la formazione stellare in corso, ma stiamo migliorando. Uno dei nostri grandi obiettivi è spingere le osservazioni a lunghezze d'onda più lunghe e tracciare queste galassie molto polverose nelle prime epoche. Stiamo spingendo le osservazioni in questa direzione e il fatto che Hubble abbia trovato solo un quarto della formazione stellare in questa lontana galassia normale è un'enorme motivazione per fare molti più studi come questo".
Già dal prossimo anno, Pope e il suo collega Grant Wilson installeranno sull'LMT un nuovo sistema di imaging all'avanguardia che sta costruendo, soprannominato TolTEC. Offrirà una velocità di mappatura 100 volte più veloce dell'attuale capacità dell'LMT, rendendola la fotocamera polarimetrica a lunghezza d'onda millimetrica più veloce sulla Terra per condurre rilievi profondi dell'universo, dice Wilson. Dovrebbe consentire agli astronomi di creare un censimento delle galassie che formano stelle, e le osservazioni che richiedono cinque anni per essere completate oggi verranno eseguite in poco più di una settimana.
Papa dice, "Attualmente, il nostro censimento dell'attività di formazione stellare oscurata dalla polvere nelle galassie è gravemente incompleto, soprattutto nell'universo lontano. Con TolTEC sulla LMT, saremo in grado di fare un censimento completo dell'attività di formazione stellare oscurata dalla polvere nelle galassie oltre 13 miliardi di anni di tempo cosmico.
