Un team di astronomi ha scoperto un nuovo modo per svelare i misteri di come si sono formate ed evolute le prime galassie.

In uno studio pubblicato oggi in Lettere per riviste astrofisiche , l'autore principale Dawn Erb dell'Università del Wisconsin-Milwaukee e il suo team, per la prima volta, hanno utilizzato nuove funzionalità presso l'Osservatorio W. M. Keck a Maunakea, Hawaii per esaminare Q2343-BX418, un piccolo, giovane galassia situata a circa 10 miliardi di anni luce dalla Terra.

Questa galassia lontana è un analogo per le galassie più giovani che sono troppo deboli per essere studiate in dettaglio, rendendolo un candidato ideale per saperne di più su come apparivano le galassie poco dopo la nascita dell'universo.

BX418 sta anche attirando l'attenzione degli astronomi perché il suo alone di gas emette un tipo speciale di luce.

"Negli ultimi anni, abbiamo appreso che gli aloni gassosi che circondano le galassie brillano di una particolare lunghezza d'onda ultravioletta chiamata emissione alfa di Lyman. Ci sono molte teorie diverse su cosa produce questa emissione alfa di Lyman negli aloni delle galassie, ma almeno in parte è probabilmente dovuto alla luce originariamente prodotta dalla formazione stellare nella galassia che viene assorbita e riemessa dal gas nell'alone, " disse Erb.

La squadra di Erb, che include Charles Steidel e Yuguang Chen di Caltech, utilizzato uno degli strumenti più recenti dell'osservatorio, il Keck Cosmic Web Imager (KCWI), eseguire un'analisi spettrale dettagliata dell'alone di gas del BX418; le sue proprietà potrebbero offrire indizi sulle stelle che si formano all'interno della galassia.

"La maggior parte della materia ordinaria nell'universo non ha la forma di una stella o di un pianeta, ma gas. E la maggior parte di quel gas non esiste nelle galassie, ma intorno e tra di loro, " disse Erb.

L'alone è il punto in cui il gas entra ed esce dal sistema. Il gas che circonda le galassie può alimentarle; anche il gas dall'interno di una galassia può sfuggire nell'alone. Questo afflusso e deflusso di gas influenza il destino delle stelle.

"L'afflusso di nuovo gas che si accumula in una galassia fornisce carburante per la formazione di nuove stelle, mentre i flussi di gas limitano la capacità di una galassia di formare stelle rimuovendo il gas, "dice Erb.

"Così, comprendere le complesse interazioni che avvengono in questo alone gassoso è la chiave per scoprire come le galassie formano le stelle e si evolvono".

Questo studio fa parte di un'ampia indagine in corso che Steidel conduce da molti anni. In precedenza, Il team di Steidel ha studiato BX418 utilizzando altri strumenti presso l'Osservatorio Keck.

Questo studio più recente che utilizza KCWI aggiunge dettagli e chiarezza all'immagine della galassia e del suo alone di gas che non era possibile prima; lo strumento è specificamente progettato per studiare le correnti deboli di gas deboli che collegano le galassie, noto come la rete cosmica.

"Il nostro studio è stato davvero reso possibile dal design e dalla sensibilità di questo nuovo strumento. Non è solo un normale spettrografo, è uno spettrografo di campo integrale, il che significa che è una sorta di combinazione di fotocamera e spettrografo, dove ottieni uno spettro di ogni pixel nell'immagine, " disse Erb.

Il potere di KCWI, combinato con la posizione dei telescopi Keck su Maunakea, dove le condizioni di osservazione sono tra le più incontaminate della Terra, fornisce alcuni degli scorci più dettagliati del cosmo.

Il team di Erb ha utilizzato KCWI per acquisire gli spettri dell'emissione Lyman alfa dell'alone di BX418. Questo ha permesso loro di rintracciare il gas, tracciare la sua velocità e l'estensione spaziale, quindi creare una mappa 3D che mostri la struttura del gas e il suo comportamento.

I dati del team suggeriscono che la galassia è circondata da un flusso di gas approssimativamente sferico e che ci sono variazioni significative nella densità e nell'intervallo di velocità di questo gas.

Erb dice che questa analisi è la prima del suo genere. Perché è stato testato solo su una galassia, altre galassie devono essere studiate per vedere se questi risultati sono tipici.

Ora che il team ha scoperto un nuovo modo per conoscere le proprietà dell'alone gassoso, la speranza è che ulteriori analisi dei dati raccolti e simulazioni al computer che modellano i processi forniscano ulteriori informazioni sulle caratteristiche delle prime galassie nel nostro universo.

"Mentre lavoriamo per completare una modellazione più dettagliata, potremo testare come le proprietà dell'emissione di Lyman alfa nell'alone di gas siano correlate alle proprietà delle galassie stesse, che poi ci dirà qualcosa su come la formazione stellare nella galassia influenzi il gas nell'alone, " disse Erb.