Una nuova ricerca ha fornito una visione più approfondita delle galassie della linea di emissione, utilizzato in diversi sondaggi in corso e futuri, per aiutarci a comprendere ulteriormente la composizione e il destino dell'universo.

La ricerca per determinare la natura sia della materia oscura che dell'energia oscura ha portato gli scienziati ad adottare nuovi traccianti della struttura su larga scala dell'universo, come le galassie della riga di emissione. Queste galassie presentano forti righe di emissione del gas riscaldato da stelle di nuova formazione.

Autore principale dello studio, Dott.ssa Violeta Gonzalez-Perez dell'Istituto Universitario di Cosmologia e Gravitazione, disse:"Le galassie sono lanterne cosmiche che mostrano piccoli frammenti di storia cosmica, informandoci dei cambiamenti nel tessuto spazio-temporale dell'universo. La forte formazione di nuove stelle nelle galassie lascia un'impronta caratteristica nei loro spettri che consente una precisa determinazione della loro distanza.

"Inoltre, poiché le giovani stelle sono molto luminose, le galassie con una forte formazione stellare possono essere visibili più indietro nel tempo cosmico. Queste sono le due caratteristiche che rendono le galassie della linea di emissione eccellenti traccianti cosmologici per un lungo arco di tempo".

Però, gli attuali campioni di galassie della riga di emissione sono piccoli e le loro caratteristiche non sono ben comprese. La modellazione computazionale è l'unico modo per tentare di comprendere tutti i processi coinvolti nella formazione e nell'evoluzione di queste galassie.

Gli astronomi dell'Istituto di cosmologia e gravitazione (ICG) leader a livello mondiale hanno esplorato le caratteristiche delle galassie della riga di emissione attraverso esperimenti sulla struttura nazionale di supercalcolo DiRAC (Distributed Research utilizzando Advanced Computing) presso la Durham University.

Gli esperimenti computazionali si sono concentrati nel periodo in cui l'universo è passato dall'essere dominato dalla materia al diventare dominato dall'energia oscura come lo è ora. Hanno scoperto che la maggior parte delle galassie della riga di emissione vive al centro di pozzi di potenziale gravitazionale, con masse equivalenti a undici miliardi dei nostri soli. Gli attuali modelli numerici di formazione ed evoluzione delle galassie mostrano anche che le galassie della riga di emissione tracciano i potenziali gravitazionali sottostanti in modo diverso dalle galassie selezionate dalla loro massa stellare.

Hanno quindi confrontato i loro risultati con le aspettative delle indagini SDSS-IV/eBOSS e dello strumento spettroscopico per l'energia oscura (DESI). Entrambe le indagini mirano a misurare l'effetto dell'energia oscura sull'espansione dell'universo.

Il Dr. Gonzalez-Perez ha dichiarato:"Questo confronto migliorerà la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione delle galassie e consentirà agli scienziati di beneficiare di un modello più realistico per i meccanismi che producono le galassie della linea di emissione".

La prossima estate, l'indagine SDSS-IV/eBOSS dovrebbe avere i primi risultati cosmologici da questi traccianti. Negli anni a venire, il Dark Energy Survey Instrument (DESI) amplierà questo utilizzo delle galassie della riga di emissione come traccianti cosmologici. Il DESI vedrà la sua prima luce nel 2019 e misurerà gli spettri di 35 milioni di galassie, che è otto volte più di quanto dimostrato dall'attuale SDSS. Nel 2021, Euclid inizierà a raccogliere spettri per 50 milioni di sorgenti, concentrandosi esclusivamente sulle galassie della riga di emissione. L'ICG è coinvolto in entrambe le indagini.