Utilizzando il telescopio Gemini North, gli astronomi hanno catturato i resti in erosione di oltre 100 galassie nane mentre passano alla fase di galassie nane ultracompatte, oggetti con masse molto più grandi degli ammassi stellari ma molto più piccole delle galassie nane. Questi risultati confermano che molte galassie nane ultracompatte sono probabilmente i resti fossili di normali galassie nane che sono state private dei loro strati esterni.
Le galassie nane ultracompatte (UCD) sono tra i raggruppamenti stellari più densi dell’Universo. Essendo più compatti di altre galassie con massa simile, ma più grandi degli ammassi stellari – gli oggetti a cui somigliano di più –, questi oggetti misteriosi hanno sfidato la classificazione. Il pezzo mancante di questo puzzle è stata la mancanza di sufficienti oggetti transitori (o intermedi) da studiare. Una nuova indagine sulle galassie, tuttavia, inserisce questi pezzi mancanti per dimostrare che molti di questi oggetti enigmatici si sono probabilmente formati dalla distruzione di galassie nane.
L’idea che le galassie nane ultracompatte siano i resti di galassie nane disgregate è stata proposta sin dalla loro scoperta, oltre due decenni fa. Tuttavia, le ricerche precedenti non hanno rivelato la vasta popolazione di galassie in transizione che ci si aspetterebbe di trovare. Così un team internazionale di astronomi ha condotto una ricerca sistematica di questi oggetti attorno all’Ammasso della Vergine, un raggruppamento di migliaia di galassie in direzione della costellazione della Vergine. Utilizzando il telescopio Gemini North alle Hawaii, il team ha identificato più di 100 di queste galassie “tassello mancante” che mostrano ogni fase del processo di trasformazione.
“I nostri risultati forniscono il quadro più completo dell’origine di questa misteriosa classe di galassie scoperta quasi 25 anni fa“, ha affermato Eric Peng, astronomo del NOIRLab e coautore dello studio che descrive questi risultati, apparso sulla rivista Nature. “Qui mostriamo che 106 piccole galassie nell’Ammasso della Vergine hanno dimensioni comprese tra le normali galassie nane e le galassie nane ultracompatte, rivelando un continuum che colma il ‘divario dimensionale’ tra gli ammassi stellari e le galassie”.
Il team ha elaborato il campione esaminando prima le immagini del Next Generation Virgo Cluster Survey, scattate con il Canada-France-Hawaii Telescope. E sebbene siano stati in grado di identificare centinaia di candidati progenitori delle UCD, non sono stati in grado di confermare la loro vera natura. L’ostacolo era che le galassie nane ultracompatte circondate da involucri di stelle sono indistinguibili dalle normali galassie che si trovano più lontano oltre l’Ammasso della Vergine. Per distinguere i candidati progenitori delle UCD dalle galassie di fondo, il team ha effettuato studi spettroscopici di follow-up con il Gemini North per ottenere misurazioni più concrete delle loro distanze. Queste osservazioni hanno permesso agli astronomi di eliminare tutte le galassie di fondo dai loro campioni fino a quando sono rimaste solo le UCD all’interno dell’Ammasso della Vergine.
Sparse in questa vasta indagine ci sono molte galassie nane che contengono ammassi stellari centrali ultracompatti. Queste galassie rappresentano le prime fasi del processo di trasformazione e suggeriscono che, dopo che le vicine galassie massicce avranno spogliato queste nane dei loro strati esterni di stelle e gas, ciò che rimarrà sarà un oggetto identico alle UCD in fase avanzata che sono già state identificate.
I ricercatori hanno anche trovato molti oggetti con involucri stellari molto estesi e diffusi attorno a loro, indicando che sono attualmente in fase di transizione mentre le loro stelle e la materia oscura vengono strappate via. All’interno dell’ampio campione, il team ha identificato oggetti in diverse altre fasi del processo evolutivo che, se posizionati in sequenza, raccontano una storia avvincente della morfologia delle UCD. Inoltre, quasi tutti i candidati erano vicini a galassie massicce, il che suggerisce che il loro ambiente locale gioca un ruolo importante nella loro formazione.
“Una volta che abbiamo analizzato le osservazioni di Gemini ed eliminato tutta la contaminazione di fondo, abbiamo potuto vedere che queste galassie di transizione esistevano quasi esclusivamente vicino alle galassie più grandi. Abbiamo subito capito che la trasformazione ambientale doveva essere importante”, ha affermato Kaixiang Wang, dottorando presso l’Università di Pechino e autore principale dello studio.
Oltre a identificare l’ambiente in cui vivono le UCD, questi risultati forniscono anche preziose informazioni su quanti di questi oggetti esistono e su come si presenta l’intera sequenza del loro cambiamento evolutivo. “È emozionante poter finalmente vedere questa trasformazione in azione”, ha affermato Peng. “Ci dice che molte di queste UCD sono resti fossili visibili di antiche galassie nane negli ammassi di galassie, e i nostri risultati suggeriscono che probabilmente ci sono molti altri resti di piccola massa da trovare”, ha aggiunto.
“Questo studio illustra come le indagini di grandi dimensioni possono migliorare la nostra comprensione delle più grandi domande dell’astronomia, come l’evoluzione delle galassie“, afferma Chris Davis, direttore del programma NSF per NOIRLab. “NOIRLab di NSF è leader mondiale nel supportare le indagini astronomiche e, soprattutto, nel fornire alla comunità e al pubblico l’accesso ai dati e alle sorprendenti scoperte che ne derivano”.
