Un team di astronomi guidato dall'Osservatorio dell'Università della California (UCO) ha studiato nei minimi dettagli una galassia così debole e in condizioni così immacolate che ha agito come una capsula del tempo, sigillato poco dopo l'alba del nostro universo solo per essere aperto dalla più recente tecnologia all'Osservatorio W.M. Keck.

Utilizzando il Keck Cosmic Web Imager (KCWI), il team ha scoperto un bizzarro, galassia ultra-diffusa solitaria (UDG).

Questo trasparente, galassia fantasma, denominato DGSAT I, contraddice l'attuale teoria sulla formazione degli UDG. Tutti gli UDG precedentemente studiati sono stati in ammassi di galassie, che ha fornito le basi per la teoria che una volta erano galassie "normali", ma con il tempo sono stati ridotti in un pasticcio soffice a causa di eventi violenti all'interno del cluster.

"Sembrava che ci fosse un quadro relativamente ordinato delle origini delle galassie, dalle spirali alle ellittiche, e dai giganti ai nani, " ha detto l'autore principale Ignacio Martín-Navarro, uno studioso post-dottorato presso l'UCO. "Però, la recente scoperta degli UDG ha sollevato nuove domande su quanto sia completo questo quadro. Tutti gli UDG che sono stati studiati in dettaglio finora erano all'interno di ammassi di galassie:regioni dense di interazione violenta in cui le caratteristiche delle galassie alla nascita sono state rimescolate da un'adolescenza difficile".

I risultati della squadra saranno pubblicati l'11 aprile. numero 2019 del Avvisi mensili della Royal Astronomical Society ed è ora disponibile online.

Poiché DGSAT I è una rara eccezione di un UDG trovato lontano da un cluster, può fornire una finestra più chiara sul passato. Non c'è stata molta attività intorno ad esso che potrebbe contaminarne la composizione e l'evoluzione. Per scoprire cosa ha reso questa galassia così scarsa alla luce delle stelle, il team ha utilizzato KCWI per mappare la composizione della galassia.

"La composizione chimica di una galassia fornisce una registrazione delle condizioni ambientali in cui si è formata, come il modo in cui gli oligoelementi nel corpo umano possono rivelare una vita di abitudini alimentari ed esposizione a sostanze inquinanti, " ha detto il co-autore Aaron Romanowsky, un astronomo UCO e professore associato del Dipartimento di Fisica e Astronomia presso la San José State University.

DGSAT Ho sorpreso i ricercatori con la sua composizione chimica. Le galassie odierne in genere contengono elementi più pesanti, come ferro e magnesio, rispetto alle antiche galassie nate subito dopo il Big Bang. Ma KCWI ha rivelato che DGSAT I sembra essere anemico; il contenuto di ferro della galassia è notevolmente basso, come se si fosse formato da una nube di gas quasi incontaminata non inquinata dalla morte della supernova delle stelle precedenti. Eppure i livelli di magnesio di DGSAT I sono normali, coerente con ciò che gli astronomi si aspettano di trovare nelle galassie moderne. Questo è strano perché entrambi questi elementi vengono rilasciati negli eventi di supernova; di solito non ne trovi uno senza l'altro.

"Non capiamo questa combinazione di inquinanti, ma una delle nostre idee è che esplosioni estreme di supernova abbiano fatto pulsare la galassia durante la sua adolescenza, in modo che trattiene il magnesio preferenzialmente rispetto al ferro, " disse Romanowsky.

Gli UDG sono una classe relativamente nuova di galassie che sono state scoperte per la prima volta nel 2015. Sono grandi quanto la Via Lattea ma hanno da 100 a 1000 volte meno stelle della nostra galassia, rendendoli poco visibili e difficili da studiare.

KCWI è progettato per superare questo ostacolo con la sua estrema sensibilità e capacità di catturare spettri ad alta risoluzione degli oggetti più deboli e più lontani nel nostro universo come gli UDG.

"Esiste solo un altro strumento al mondo con le capacità di KCWI che ci consente di misurare la composizione chimica delle galassie a bassa luminosità superficiale, " ha detto il co-autore Jean Brodie, Professore di Astronomia e Astrofisica all'UCO. "Ma quello è nell'emisfero australe dove non abbiamo una buona visuale di DGSAT I, che si trova al nord."

KCWI esegue un tipo di osservazione chiamato spettroscopia di campo integrale, che acquisisce i dati in 3-D invece che in 2-D. Tradizionalmente, c'erano due modi per gli astronomi di studiare gli oggetti celesti, tramite imaging o spettroscopia. Questo strumento rompe la barriera tra i due. In una sola osservazione, KCWI cattura sia l'immagine, così come lo spettro di ogni pixel nell'immagine, che rivela le proprietà fisiche dell'oggetto come la composizione, temperatura, velocità, e altro ancora.

"È per questo tipo di osservazioni che abbiamo creato KCWI; per continuare a spingere la frontiera per ottenere la maggior parte delle informazioni dagli oggetti più deboli, " disse John O'Meara, capo scienziato dell'Osservatorio Keck. "Siamo molto entusiasti di vedere quanti altri oggetti come DGSAT I possiamo studiare con Keck e continuare a trasformare la nostra comprensione di come le galassie si formano e cambiano nel tempo".

I ricercatori hanno in programma di utilizzare di nuovo KCWI, questa volta per condurre un'osservazione più approfondita di un altro UDG simile a DGSAT I; hanno in programma di svelare la sua composizione in modo più dettagliato nella speranza di svelare più dati che potrebbero aiutare gli astronomi a concentrarsi sull'origine degli UDG.

"Sono state presentate varie idee, dal banale all'esotico. Una possibilità intrigante è che alcune di queste galassie spettrali siano fossili viventi dall'alba dell'universo, quando stelle e galassie sono emerse in un ambiente molto diverso da quello odierno, " ha detto Romanowsky. "La loro nascita è davvero un mistero affascinante che il nostro team sta lavorando per risolvere".