La scoperta della galassia nana **PEARLSDG**, isolata e quiescente, mette in discussione le teorie consolidate sull’evoluzione delle galassie e sottolinea le capacità del **Telescopio Spaziale James Webb** nel rivelare fenomeni cosmici.
Un gruppo di astronomi, guidato dal ricercatore assistente dell’Università Statale dell’Arizona, Tim Carleton, ha scoperto una galassia nana che è apparsa nelle immagini del Telescopio Spaziale James Webb (JWST) che non era l’obiettivo principale dell’osservazione.
Le galassie sono tenute insieme dalla gravità e sono composte da stelle e pianeti, con vasti nuvoloni di polvere e gas, nonché materia oscura. Le galassie nane sono le più abbondanti nell’Universo e sono per definizione piccole e con bassa luminosità. Hanno meno di 100 milioni di stelle, mentre la Via Lattea, ad esempio, ne ha quasi 200 miliardi.
Le recenti osservazioni di galassie nane hanno rivelato l’abbondanza di ”galassie ultra-diffuse” al di là della portata dei precedenti grandi sondaggi spettroscopici, suggerendo che la nostra comprensione della popolazione di galassie nane potrebbe essere incompleta.
Nel corso di uno studio recentemente pubblicato, Carleton e il suo team stavano inizialmente osservando un ammasso di galassie come parte del progetto JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).
La galassia nana, PEARLSDG, è apparsa casualmente in alcune delle immagini JWST del team. Non era affatto l’obiettivo principale, ma si trovava leggermente fuori dal campo di osservazione principale, in un’area dello spazio dove non ci si aspettava di vedere nulla.
PEARLSDG non presentava le caratteristiche usuali di una galassia nana che ci si aspetterebbe di vedere. Non interagisce con una galassia vicina, ma non sta nemmeno formando nuove stelle. Si tratta di un caso interessante di una galassia quiescente isolata.
“Questi tipi di galassie nane quiescenti isolate non sono mai stati realmente osservati prima, tranne che in pochi casi. Non ci si aspetterebbe che esistano, data la nostra attuale comprensione dell’evoluzione delle galassie, quindi il fatto che vediamo questo oggetto ci aiuta a migliorare le nostre teorie sulla formazione delle galassie”, ha detto Carleton. “Generalmente, le galassie nane che si trovano da sole continuano a formare nuove stelle.”
Fino ad ora, la comprensione degli astronomi sull’evoluzione delle galassie mostrava una galassia isolata che continuava a formare giovani stelle o interagiva con una galassia compagna più massiccia. Questa teoria non si applicava a PEARLSDG, che presenta una popolazione stellare vecchia, non forma nuove stelle e rimane isolata.
In una ulteriore sorpresa, le singole stelle possono essere osservate nelle immagini JWST del team. Queste stelle sono più luminose nelle lunghezze d’onda JWST; è una delle galassie più lontane in cui possiamo vedere queste stelle con questo livello di dettaglio. La luminosità di queste stelle permette agli astronomi di misurare la sua distanza, che è di 98 milioni di anni luce.
Per questo studio, Carleton e il team hanno utilizzato una vasta gamma di dati.
Ciò include dati di imaging dalla Near-InfraRed Camera (NIRCam) del JWST; dati spettroscopici dal DeVeny Optical Spectrograph sul Lowell Discovery Telescope a Flagstaff, Arizona; immagini d’archivio dai telescopi spaziali Galex e Spitzer della NASA; e immagini basate a terra dal Sloan Digital Sky Survey e dal Dark Energy Camera Legacy Survey.
La NIRCam del JWST ha una risoluzione angolare e una sensibilità molto elevate, consentendo al team di identificare singole stelle in questa galassia lontana. Proprio come le singole cellule che vengono a fuoco sotto un microscopio, queste osservazioni hanno portato i componenti di PEARLSDG a fuoco nitido.
Importante è stato identificare stelle specifiche nell’imaging, fornendo un indizio chiave sulla sua distanza: queste stelle hanno una luminosità intrinseca specifica, quindi misurando la loro luminosità apparente con il JWST, il team è stato in grado di determinare quanto sono lontane. Si è scoperto che queste stelle erano alcune delle stelle più lontane del loro tipo ad essere osservate.
Tutti i dati d’archivio di imaging, osservati a lunghezze d’onda ultravioletta, ottica e infrarossa, sono stati riuniti per studiare il colore di PEARLSDG. Le stelle di nuova formazione hanno una firma cromatica specifica, quindi l’assenza di tale firma è stata utilizzata per dimostrare che PEARLSDG non stava formando nuove stelle.
Il DeVeney Spectrograph al Lowell Discovery Telescope diffonde la luce degli oggetti astronomici nei suoi componenti distinti, consentendo agli astronomi di studiarne in dettaglio le proprietà. Ad esempio, lo spostamento specifico della lunghezza d’onda osservato nelle caratteristiche nei dati spettroscopici codifica informazioni sul movimento di PEARLSDG, utilizzando lo stesso “effetto doppler” che i radar usano per misurare la velocità degli automobilisti sulle strade dell’Arizona.
Questo è stato fondamentale per dimostrare che PEARLSDG non è associata a nessun’altra galassia ed è veramente isolata.
Inoltre, particolari caratteristiche nello spettro sono sensibili alla presenza di giovani stelle, quindi l’assenza di tali caratteristiche ha ulteriormente corroborato le misurazioni dell’assenza di giovani stelle dai dati di imaging.
“Questo era assolutamente contro le aspettative delle persone per una galassia nana come questa”, ha detto Carleton.
Questa scoperta cambia la comprensione degli astronomi su come si formano ed evolvono le galassie. Suggerisce la possibilità che molte galassie quiescenti isolate stiano aspettando di essere identificate e che il JWST abbia gli strumenti per farlo.