Una galassia spettrale potrebbe raccontare la storia dell’Universo

Alcunio ricercatori degli University of California Observatories (UOC), hanno concentrato i loro studi su una galassia molto particolare. Sono infatti al lavoro per scoprire i dettagli di una galassia spettrale, così antica ed incontaminata, da potersi considerare un istantanea, scattata poco dopo la nascita dell’Universo e mai osservata fino ad ora.

I ricercatori hanno potuto ammirare questa meravigliosa galassia, grazie alle osservazioni effettuate presso il Keck Observatory che si trova alle Hawaii. La hanno infatti scoperta con l’utilizzo del Keck Cosmic Web Imager (KCWI).

Si tratta di una galassia ultra-diffusa dalle caratteristiche anomale, la solitaria Dgsat 1. Questa galassia sembra essere una galassia fantasma, talmente diffusa da risultare un velo trasparente. Un aspetto evanescente per una galassia che sembra gettare delle ombre sulla nostra conoscenza della formazione di questo tipo di galassie.

Le galassie ultra-diffuse, evanescenti e quasi sconosciute

Sappiamo infatti ancora molto poco sulle galassie ultra-diffuse, scoperte solo di recente (la prima fu osservata nel 2015). Questo tipo di galassie sono inoltre molto difficili da studiare, in quanto, anche se grandi come la nostra Via Lattea, contengono molte meno stelle (da 100 a 1000 volte). Sono quindi meno popolate e meno dense, per questo appaiono quasi come dei fantasmi evanescenti.

Le galassie ultra diffuse fino ad ora studiate, facevano parte di ammassi di galassie. Studiandole in relazione agli ammassi, gli scienziati hanno formulato l’ipotesi che si trattasse di galassie una volta normali, esplose in seguito a casa di violenti eventi interni all’ammasso di galassie. Un esplosione che ha reso le galassie ultra-diffuse la nuvola spettrale che oggi vediamo.

Ma questa nuove osservazione della galassia spettrale Dgsat 1, sembra smentire questa teoria, insieme alle altre formulate per questo tipo di galassie. Alcuni scienziati considerano infatti le galassie spettrali, come galassie la cui evoluzione è abortita, o come brandelli di galassie ormai disperse nel cosmo. Ma Dgsat 1 getta lunghe ombre su queste teorie, facendo luce su nuove ipotesi.

Come ha affermato Ignacio Martin-Navarro, ricercatore della UOC e primo autore dello studio: “Sembrava che ci fosse un quadro relativamente ordinato circa l’origine di queste galassie ultra-diffuse, dalle spirali alle ellittiche e dalle giganti alle nane. Tuttavia, la recente scoperta di Dgsat I ha sollevato nuovi dubbi su quanto questa visione sia completa”.

Dgsat 1, la galassia anemica che sconvolge le teorie sulle galassie di questo tipo

Si tratta infatti di un rarissimo caso di galassia ultra-diffusa isolata, e per giunta lontana da ammassi di galassie. Non è quindi possibile che la sua vita e la sua storia evolutiva, siano state alterate dalle attività degli amassi e dalle interazioni con le altre galassie. Dgsat 1 è quindi una galassia che non ha subito influenze sin dalla sua origine, e la sua composizione e formazione potrebbero quindi aiutarci a comprendere l’origine di queste particolari galassie.

I ricercatori hanno mappato la composizione chimica della galassia spettrale Dgsat 1, nel tentavo di comprendere perché fosse isolata e sparsa tra le stelle, invece di essere inclusa in cluster. E quello che hanno scoperto è davvero straordinario ed inaspettato. Dgsat 1 è una galassia anemica, ovvero a differenza delle altre galassie, in genere ricche di metalli pesanti come il ferro, questa presenta invece un contenuto di ferro molto basso, proprio come le galassie appena formate dopo il Big Bang. L’aggiunta di ferro e di metalli pesanti nelle nubi di gas da cui nacquero le galassie, avviene grazie agli elementi chimici prodotti dalle stelle e rilasciati da esse al verificarsi delle esplosioni di supernove. Dgsat 1 invece sembra come se si fosse formata da una nube di gas in cui non si è verificato nulla di tutto ciò.

Ma le particolarità di questa galassia spettrale non finiscono qui. Se da un lato il ferro è basso, dall’altro lato presenta comunque livelli di magnesio normali, considerando l’età di questa galassia. Davvero una caratteristica bizzarra, considerando che in genere ferro e magnesio vengono entrambi rilasciati dalle esplosioni delle stelle nella galassia. Se si trova uno ci si aspetterebbe di trovare anche l’altro e viceversa, ma non era mai stata osservata una galassia in cuoi è presente soltanto uno dei due elementi.

La composizione chimica delle galassie è la storia della loro evoluzione

Come ha spiegato Aaron Romanowsky, coautore dell’articolo, “la composizione chimica di una galassia fornisce una fotografia delle condizioni ambientali in cui essa si è formata. Non comprendiamo il motivo di questa combinazione di elementi, ma un’ipotesi che abbiamo fatto è che le esplosioni di supernove abbiano reso “pulsanti” le dimensioni della galassia durante la sua adolescenza, facendo si che trattenesse preferibilmente il magnesio rispetto al ferro”.

Quello che ora intendono fare i ricercatori per arrivare a fondo di questa scoperta, è continuare ad osservare anche altre galassie ultra-diffuse, simili a Dgsat 1, con il KCWI, per continuare ad analizzare la composizione chimica di queste galassie.

Il Keck Cosmic Web Imager, un potente mezzo in grado di osservare le galassie spettrali come Dgsat 1

Il KCWI è progettato per catturare spettri ad alta risoluzione degli oggetti più deboli e lontani del nostro Universo, come le galassie ultra-diffuse, grazie alla la sua estrema sensibilità.

KCWI esegue un tipo di osservazione chiamata spettroscopia di campo integrale, che acquisisce i dati in 3-D anziché in 2-D. Tradizionalmente, c’erano due modi per gli astronomi di studiare gli oggetti celesti, sia attraverso l’imaging che attraverso la spettroscopia. KWCI combina entrambi i metodi in una singola osservazione, acquisendo sia l’immagine che lo spettro di ciascun pixel nell’immagine. In questo modo rivela le proprietà fisiche dell’oggetto come composizione, temperatura, velocità e altro.

In questo modo i ricercatori potranno estrapolare la composizione chimica di altre galassie ultra-diffuse come Dgsat 1, in modo più dettagliato. Otterrebbero quindi molti dati che potrebbero condurre a scoprire l’origine di queste galassie, e quindi ad avere maggiori informazioni sulla nascita dell’Universo.

Alcune di queste galassie spettrali sono infatti come “fossili viventi dell’alba dell’Universo, quando stelle e galassie sono emerse da un ambiente molto diverso da quello attuale. La loro nascita è un mistero che speriamo presto di risolvere”, ha commentato Aaron Romanowsky.