infos.ro

Astronomii detectează un halou extins de materie întunecată în jurul galaxiei pitice antice | Știri MIT

Jennifer Chu | MIT News Office,news.mit.edu

Calea Lactee este înconjurată de zeci de galaxii pitice despre care se crede că sunt relicve ale primelor galaxii din univers. Printre cele mai primitive dintre aceste fosile galactice se numără Tucana II – o galaxie pitică ultraslăbită care se află la aproximativ 50 de kiloparsecs, sau 163.000 de ani lumină, de Pământ.

Acum, astrofizicienii MIT au detectat stele la marginea Tucana II, într-o configurație care este surprinzător de departe de centrul său, dar totuși prinsă de atracția gravitațională a micuței galaxii. Aceasta este prima dovadă că Tucana II găzduiește un halou extins de materie întunecată – o regiune de materie legată gravitațional pe care cercetătorii au calculat-o a fi de trei până la cinci ori mai masivă decât estimaseră oamenii de știință. Această descoperire de stele îndepărtate într-o galaxie pitică veche implică faptul că primele galaxii din univers au fost, de asemenea, probabil extinse și mai masive decât se credea anterior.

„Tucana II are mult mai multă masă decât am crezut, pentru a lega aceste stele care sunt atât de departe”, spune Anirudh Chiti, student absolvent al MIT. „Aceasta înseamnă că alte galaxii prime relicve au probabil și aceste tipuri de halouri extinse.”

Cercetătorii au mai stabilit că stelele de la periferia Tucanei II sunt mai primitive decât stelele din nucleul galaxiei. Aceasta este prima dovadă a unui astfel de dezechilibru stelar într-o galaxie pitică ultraslabă.

Configurația unică sugerează că vechea galaxie ar fi putut fi produsul uneia dintre primele fuziuni din univers, între două galaxii infantile – una puțin mai puțin primitivă decât cealaltă.

„S-ar putea să vedem prima semnătură a canibalismului galactic”, spune Anna Frebel, profesor asociat de fizică pentru dezvoltarea carierei familiei Silverman la MIT. „Este posibil ca o galaxie să fi mâncat unul dintre vecinii săi ceva mai mici, mai primitivi, care apoi și-a vărsat toate stelele la periferie.”

Frebel, Chiti și colegii lor și-au publicat rezultatele astăzi în Astronomia naturii.

Galaxii nu atât de slăbite

Tucana II este una dintre cele mai primitive galaxii pitice cunoscute, pe baza conținutului de metal al stelelor sale. Stelele cu conținut scăzut de metal s-au format probabil foarte devreme, când universul încă nu producea elemente grele. În cazul lui Tucana II, astronomii identificaseră anterior o mână de stele în jurul nucleului galaxiei cu un conținut atât de scăzut de metal, încât galaxia a fost considerată cea mai primitivă din punct de vedere chimic dintre galaxiile pitice ultra-slăbite cunoscute.

Chiti și Frebel s-au întrebat dacă galaxia antică ar putea adăposti alte stele, chiar mai vechi, care ar putea arunca lumină asupra formării primelor galaxii ale universului. Pentru a testa această idee, ei au obținut observații ale lui Tucana II prin SkyMapper Telescope, un telescop optic la sol din Australia, care oferă vederi largi ale cerului sudic.

Echipa a folosit un filtru de imagistică pe telescop pentru a identifica stelele primitive, sărace în metal, dincolo de miezul galaxiei. Echipa a rulat un algoritm, dezvoltat de Chiti, prin datele filtrate pentru a alege eficient stelele cu conținut scăzut de metal, inclusiv stelele identificate anterior în centru și nouă stele noi mult mai îndepărtate de miezul galactic.

„Analiza lui Ani arată o conexiune cinematică, că aceste stele îndepărtate se mișcă în pas cu stelele interioare, ca apa din baie care se scurge în canal”, adaugă Frebel.

Rezultatele sugerează că Tucana II trebuie să aibă un halou extins de materie întunecată care este de trei până la cinci ori mai masiv decât se credea anterior, pentru ca acesta să mențină o strângere gravitațională asupra acestor stele îndepărtate. Materia întunecată este un tip ipotetic de materie despre care se crede că reprezintă mai mult de 85% din univers. Se crede că fiecare galaxie este ținută împreună printr-o concentrație locală, sau halou, de materie întunecată.

„Fără materie întunecată, galaxiile s-ar despărți”, spune Chiti. spune. „[Dark matter] este un ingredient crucial în crearea unei galaxii și menținerea ei împreună.”

Rezultatele echipei sunt prima dovadă că o galaxie pitică ultraslăbită poate găzdui un halou extins de materie întunecată.

„Acest lucru probabil înseamnă, de asemenea, că cele mai vechi galaxii s-au format în halouri de materie întunecată mult mai mari decât se credea anterior”, spune Frebel. „Ne-am gândit că primele galaxii au fost cele mai mici și mai slabe galaxii. Dar, de fapt, s-ar putea să fi fost de câteva ori mai mari decât am crezut noi și, până la urmă, nu atât de mici.”

„O istorie canibalistică”

Chiti și Frebel și-au continuat rezultatele inițiale cu observații ale lui Tucana II realizate de telescoapele Magellan din Chile. Cu Magellan, echipa s-a concentrat asupra stelelor sărace în metal ale galaxiei pentru a deduce metalicitățile lor relative și a descoperit că stelele exterioare erau de trei ori mai sărace în metal și, prin urmare, mai primitive decât cele din centru.

„Este prima dată când vedem ceva care arată ca o diferență chimică între stelele interioare și cele exterioare dintr-o galaxie antică”, spune Chiti.

O explicație probabilă pentru dezechilibru ar putea fi o fuziune galactică timpurie, în care o mică galaxie – posibil printre prima generație de galaxii care s-a format în univers – a înghițit o altă galaxie din apropiere. Acest canibalism galactic apare în mod constant în întregul univers astăzi, dar nu era clar dacă galaxiile timpurii s-au fuzionat într-un mod similar.

„Tucana II va fi mâncat în cele din urmă de Calea Lactee, fără milă”, spune Frebel. „Și se dovedește că această galaxie antică poate avea propria sa istorie canibalistă.”

Echipa intenționează să-și folosească abordarea pentru a observa alte galaxii pitice ultra-slăbite din jurul Căii Lactee, în speranța de a descoperi stele și mai vechi, mai îndepărtate.

„Probabil că există mult mai multe sisteme, poate toate, care au aceste stele clipind la marginea lor”, spune Frebel.

Această cercetare a fost susținută, parțial, de NASA și de Fundația Națională pentru Știință.

Sursa articol

You might also like