La Grande e la Piccola Nube di Magellano sono galassie satelliti ben note della Via Lattea, ma ce ne sono altre. È circondata da almeno 61 galassie entro 1,4 milioni di anni luce (per il contesto, la galassia di Andromeda è a 2,5 milioni di anni luce di distanza), ma è probabile che ce ne siano di più.
Le galassie della Via Lattea
Un team di astronomi è andato a caccia di altri compagni utilizzando il telescopio Subaru e finora ha esplorato solo il 3% del cielo. Con sorpresa di tutti, hanno trovato nove galassie satellite precedentemente sconosciute, molto più del previsto.
I dati di Gaia, il satellite che raccoglie informazioni accurate sulla posizione degli oggetti astronomici, suggeriscono che la maggior parte delle galassie satellitari in orbita attorno alla nostra sono nuove arrivate. Anche le Grandi e Piccole Nubi di Magellano sono ormai note come nuove arrivate. Non è ancora noto se qualcuno di questi cadrà in orbita attorno alla Via Lattea, soprattutto perché non disponiamo di una misura accurata della massa della nostra galassia natale.
La recente ricerca ha lo scopo di espandere la nostra comprensione di questo angolo dell’universo con la prima ricerca dettagliata di galassie nane compagne. L’articolo, dell’autore principale Daisuke Homma e del team dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, riporta i risultati della loro indagine utilizzando il telescopio Subaru. Lo studio è disponibile sul server di prestampa arXiv.
Basato su Mauna Kea alle Hawaii, il telescopio Subaru è un telescopio di 8,2 metri di diametro situato presso l’Osservatorio di Mauna Kea alle Hawaii. Fino al 2005 era il più grande telescopio a specchio singolo del mondo, con un gigantesco specchio di 8,2 metri.
In tutti i telescopi, gli specchi più grandi raccolgono più luce, portando con sé la capacità di vedere oggetti più deboli e livelli di dettaglio più fini. Numerosi telescopi hanno ora superato l’enorme potere di raccolta della luce di Subaru, ma i telescopi multi-specchio stanno diventando più popolari.
La pietra angolare dello studio è la spinta a comprendere la distribuzione della materia oscura. Il concetto di universo dominato dalla materia oscura fredda descrive bene il modello su larga scala del cosmo. Fatica, tuttavia, a descrivere la struttura dell’universo locale prevedendo centinaia di galassie satellite della Via Lattea.
Fino a poco tempo fa, conoscevamo solo una manciata di galassie satellite che contraddicevano il modello, un dilemma noto come “problema dei satelliti mancanti”. Il team giapponese spera che il proprio lavoro possa aiutare a fornire indizi per comprendere questo problema.
L’articolo riporta che i dati precedenti ottenuti prima del 2018 di un’area di cielo che copriva 676 gradi hanno rivelato tre galassie satellite candidate; Vir I, Cet III e Boo IV. I dati rilasciati nei tre anni successivi, coprendo 1.140 gradi, hanno rivelato due ulteriori candidati: Sesto II e Vir III.
Inaspettatamente, il modello suggerisce che dovrebbero esserci 3,9 ± 0,9 galassie satellite entro il 10% del raggio viriale della Via Lattea (in base alla distribuzione della densità della Via Lattea). Invece, il team ne ha trovati di più: nove, per la precisione. Sembrava allora che il problema del satellite mancante non fosse peggiore del previsto; in effetti, c’erano troppe galassie.
Il team ha riconosciuto che la ricerca si basava su numeri statisticamente piccoli e che sono state fatte diverse ipotesi sulla base di una distribuzione isotropa dei satelliti. Per progredire ulteriormente, saranno necessari studi di follow-up sulle stelle nelle galassie satelliti e imaging ad alta risoluzione.
Le galassie “Groupie” che orbitano attorno alla Via Lattea
Viviamo nella galassia di una grande città. La Via Lattea è così grande che ha galassie satelliti che orbitano attorno ad essa, proprio come la Luna orbita attorno alla Terra. Queste disposizioni ci dicono molto sui segreti dell’universo, da come si formano le galassie alla natura misteriosa della materia oscura.
Due nuovi studi hanno rivelato sempre di più su queste galassie “groupie” attorno alla Via Lattea, comprese le prove che le grandi galassie satellite possono portare con sé i propri piccoli satelliti quando vengono risucchiate in orbita attorno alla Via Lattea. Gli scienziati hanno anche estratto informazioni sugli aloni di materia oscura che circondano queste galassie, nonché una previsione secondo cui la nostra galassia dovrebbe ospitare altre 100 galassie satellite molto deboli in attesa di essere scoperte.
La ricerca, co-guidata dall’Università di Chicago Asst. Il Prof. Alex Drlica-Wagner, in collaborazione con gli scienziati dello SLAC National Accelerator Laboratory e dell’Università del Wisconsin-Madison, è stato pubblicato sull’Astrophysical Journal . Si basa in gran parte sui dati del Dark Energy Survey, uno sforzo rivoluzionario per mappare i cieli condotto dal Fermi National Accelerator Laboratory e dall’Università di Chicago.
“I dati del Dark Energy Survey ci forniscono una sensibilità senza precedenti per le galassie più piccole, più antiche e maggiormente dominate dalla materia oscura”, ha affermato Drlica-Wagner. “Queste deboli galassie possono insegnarci molto su come si formano le stelle e le galassie.”
Gli astronomi sanno da tempo che la Via Lattea è dotata di galassie satelliti, tra cui la notevole Grande Nube di Magellano, che può essere osservata ad occhio nudo nell’emisfero meridionale , ma grazie alle rilevazioni con grandi telescopi, l’elenco dei satelliti conosciuti è aumentato a circa 60 nel corso degli anni. gli ultimi due decenni.
Queste galassie ci dicono molto sul cosmo, compresa la quantità di materia oscura necessaria per formare una galassia, quante galassie satelliti dovremmo aspettarci di trovare intorno alla Via Lattea e se le galassie possono portare i propri satelliti in orbita attorno alla nostra. previsione chiave del modello più popolare della materia oscura. (La risposta a quest’ultima domanda sembra essere un sonoro “sì”.)
“Volevamo rispondere in modo rigoroso alla domanda: qual è la galassia più debole che i nostri telescopi possono rilevare?” Drlica-Wagner ha detto.
Per rispondere a questa domanda, hanno simulato oltre un milione di piccole galassie satellite , le hanno inserite in grandi set di dati astronomici e hanno utilizzato i loro algoritmi di ricerca per cercare di riestrarle. Ciò ha permesso loro di determinare quali galassie potevano essere rilevate e quali erano troppo deboli per gli attuali telescopi. Hanno poi combinato queste informazioni con grandi simulazioni numeriche di aggregazione della materia oscura per prevedere la popolazione totale di satelliti attorno alla Via Lattea (inclusi sia quelli che possiamo vedere, sia quelli che non possiamo vedere).
Il risultato è stato una previsione secondo cui restano da scoprire circa altre 100 galassie in orbita attorno alla Via Lattea. Se le 100 galassie “mancanti” venissero scoperte, ciò contribuirebbe a confermare il modello dei ricercatori che collega la materia oscura e la formazione delle galassie.
“Una delle cose più interessanti di questo lavoro è che saremo in grado di utilizzare le nostre misurazioni delle galassie satellite per comprendere le proprietà microscopiche della materia oscura”, ha affermato Drlica-Wagner.
Il modello principale per la materia oscura è che si tratti di una particella subatomica , come un elettrone o un protone, che si formò nell’universo primordiale. Se queste particelle di materia oscura fossero state molto leggere, avrebbero potuto avere una velocità molto elevata, il che renderebbe difficile per la materia oscura raggrupparsi e formare le galassie che vediamo oggi. Pertanto, osservando un gran numero di piccole galassie, è possibile porre un limite inferiore alla massa che potrebbe avere una particella di materia oscura, hanno detto gli scienziati.
“La natura particellare della materia oscura può avere conseguenze osservabili per le galassie che vediamo”, ha affermato Drlica-Wagner.
La Via Lattea ha rapito diverse minuscole galassie
Proprio come la Luna orbita attorno alla Terra e la Terra orbita attorno al Sole, le galassie orbitano l’una attorno all’altra secondo le previsioni della cosmologia.
Ad esempio, più di 50 galassie satellitari scoperte orbitano attorno alla nostra galassia, la Via Lattea. La più grande di queste è la Grande Nube di Magellano, o LMC, una grande galassia nana che assomiglia a una debole nuvola nel cielo notturno dell’emisfero australe.
Un team di astronomi guidato da scienziati dell’Università della California, Riverside, ha scoperto che molte delle piccole galassie, o “nane”, che orbitano attorno alla Via Lattea sono state probabilmente rubate dalla Grande Nube, comprese diverse nane ultradeboli, ma anche galassie relativamente luminose e luminose. famose galassie satelliti, come Carina e Fornax.
I ricercatori hanno fatto la scoperta utilizzando nuovi dati raccolti dal telescopio spaziale Gaia sui movimenti di diverse galassie vicine e confrontandoli con simulazioni idrodinamiche cosmologiche all’avanguardia. Il team dell’UC Riverside ha utilizzato le posizioni nel cielo e le velocità previste del materiale, come la materia oscura , che accompagnava la Grande Nube, scoprendo che almeno quattro nane ultradeboli e due nane classiche, Carina e Fornax, erano satelliti della Grande Nube.
Attraverso il processo di fusione in corso, tuttavia, la più massiccia Via Lattea ha utilizzato il suo potente campo gravitazionale per fare a pezzi la Grande Nube e rubare questi satelliti, riferiscono i ricercatori.
“Questi risultati sono un’importante conferma dei nostri modelli cosmologici, che prevedono che le piccole galassie nane nell’universo dovrebbero essere circondate anche da una popolazione di galassie compagne più piccole e più deboli”, ha affermato Laura Sales, assistente professore di fisica e astronomia, che ha guidato lo studio. gruppo di ricerca.
“Questa è la prima volta che siamo in grado di mappare la gerarchia della formazione della struttura su nani così deboli e ultradeboli.”
I risultati hanno importanti implicazioni per la massa totale della Grande Nube e anche per la formazione della Via Lattea.
“Se così tante nane si sono unite alla Grande Nube solo di recente, ciò significa che le proprietà della popolazione satellitare della Via Lattea appena 1 miliardo di anni fa erano radicalmente diverse, influenzando la nostra comprensione di come si formano ed evolvono le galassie più deboli”, ha detto Sales.
Le galassie nane sono piccole galassie che contengono da poche migliaia a qualche miliardo di stelle. I ricercatori hanno utilizzato simulazioni al computer del progetto Feedback In Realistic Environments per mostrare che la Grande Nube e le galassie simili ad essa ospitano numerose minuscole galassie nane, molte delle quali non contengono affatto stelle, ma solo materia oscura, un tipo di materia che gli scienziati ritengono costituisca la maggior parte del pianeta. la massa dell’universo.
“L’elevato numero di minuscole galassie nane sembra suggerire che il contenuto di materia oscura della Grande Nube è piuttosto grande, il che significa che la Via Lattea sta attraversando la fusione più massiccia della sua storia, con la Grande Galassia, sua partner, che ne porta ben un terzo.” della massa nell’alone di materia oscura della Via Lattea, l’alone di materiale invisibile che circonda la nostra galassia,” ha detto Ethan Jahn, il primo autore dell’articolo e uno studente laureato del gruppo di ricerca di Sales.
Jahn ha spiegato che il numero di minuscole galassie nane che ospita la Grande Nube potrebbe essere superiore a quanto stimato in precedenza dagli astronomi e che molti di questi minuscoli satelliti non hanno stelle.
“Le piccole galassie sono difficili da misurare, ed è possibile che alcune galassie nane ultradeboli già note siano in realtà associate alla Grande Nube,” ha spiegato. “È anche possibile che scopriremo nuovi ultrasvenimenti associati all’LMC.”
Le galassie nane possono essere satelliti di galassie più grandi, oppure possono essere “isolate”, esistendo da sole e indipendenti da qualsiasi oggetto più grande. La Grande Nube era isolata, ha spiegato Jahn, ma è stata catturata dalla gravità della Via Lattea e ora è il suo satellite.
“La Grande Nube ha ospitato almeno sette galassie satelliti , inclusa la Piccola Nube di Magellano nel Cielo Australe, prima che venissero catturate dalla Via Lattea”, ha detto.
Successivamente, il team studierà come i satelliti delle galassie delle dimensioni di LMC formano le loro stelle e come ciò è correlato alla quantità di massa di materia oscura che hanno.
“Sarà interessante vedere se si formano in modo diverso rispetto ai satelliti delle galassie simili alla Via Lattea”, ha detto Jahn.