Utilizzando i dati del telescopio spaziale Euclid, alcuni astronomi hanno scoperto un sistema stellare eccezionalmente debole vicino alla galassia nana Fornax. Denominato Fornax-7, sembra contenere, sotto forma di stelle, una massa pari a sole 170 volte quella del Sole. L’articolo che descrive la scoperta è stato pubblicato sul server di preprint arXiv. Il modello cosmologico Lambda-CDM (materia oscura fredda) prevede che gli aloni di materia oscura, indipendentemente dalla loro massa, debbano ospitare al loro interno dei sotto-aloni più piccoli. Tale fenomeno è ben documentato per galassie con masse simili a quella della Via Lattea, che possiedono numerose galassie satelliti nane, ma non è mai stato confermato per galassie ospiti molto meno massicce della Via Lattea.
Attualmente, il primato spetta alla Grande Nube di Magellano (LMC), che possiede alcune candidate galassie compagne “ultra-deboli”. Individuare un satellite attorno a un oggetto piccolo come la galassia nana sferoidale Fornax (Fornax dSph) – la cui massa è circa 100 volte inferiore a quella della LMC – estenderebbe “l’osservazione della formazione gerarchica dei sistemi satelliti a scale di massa inferiori di quasi due ordini di grandezza rispetto alla LMC”, scrivono i ricercatori nel loro studio.
La galassia nana Fornax
Fornax è una galassia nana che orbita attorno alla Via Lattea a una distanza di circa 470.000 anni luce. Ospita sei ammassi globulari noti. Cinque di essi hanno più di 10 miliardi di anni, eppure si trovano a grande distanza dal centro galattico. Considerando la loro massa ed età, i calcoli prevedono che tali ammassi sarebbero dovuti già migrare verso il centro. Questo “problema del tempo” ha alimentato il dibattito sulla natura dell’alone di materia oscura di Fornax: si tratta di un “nucleo” (core) diffuso e a bassa densità o di una “cuspide” centrale densa, come previsto dai modelli standard di materia oscura fredda?
Il team, guidato da Teymoor Saifollahi dell’Osservatorio di Strasburgo, ha individuato casualmente un sistema stellare minuscolo ed estremamente debole, chiamato Fornax-7, nelle nuove immagini del satellite Euclid. Il sistema si trova in estrema prossimità della galassia nana Fornax dSph.
Una scoperta flebile
Per determinare con precisione le caratteristiche di Fornax-7, il team ha innanzitutto costruito un diagramma colore-magnitudine basandosi sulle sue sei stelle membri più luminose e affidabili, escludendo le stelle di primo piano della Via Lattea grazie ai dati sul moto forniti da Gaia e a criteri di selezione basati sul colore. Poiché sei stelle non sono sufficienti a stabilire l’età, la metallicità e la distanza del sistema, i ricercatori hanno simulato migliaia di possibili popolazioni stellari, confrontando ciascuna di esse con i dati osservativi per individuare la configurazione più coerente. Successivamente, hanno effettuato ulteriori calcoli per verificare se Fornax-7 si comporti come un ammasso stellare o come una galassia dominata dalla materia oscura.
I modelli del team suggeriscono che Fornax-7 si trovi approssimativamente alla stessa distanza dalla Terra della galassia nana sferoidale Fornax (Fornax dSph), indicando fortemente che i due oggetti sono vicini. Nel cielo, Fornax-7 è separato dal centro di Fornax dSph da una distanza proiettata di circa 2,8 kiloparsec (circa 9.100 anni luce), ma i ricercatori non hanno ancora la certezza che i due sistemi siano legati gravitazionalmente. “Ciò suggerisce fortemente che Fornax-7 si trovi alla stessa distanza di Fornax dSph“, afferma il team. “Tuttavia, per stabilire se il sistema sia gravitazionalmente associato alla galassia, saranno necessarie ulteriori misurazioni della velocità radiale”.
Il “satellite di un satellite”
Il sistema è estremamente piccolo e ha un’età di circa 10 miliardi di anni. Possiede una massa molto ridotta, contenendo stelle per un totale di appena 170 masse solari circa. “I nostri risultati mostrano che Fornax-7 è tra i sistemi più deboli e piccoli mai identificati“, scrive il team.
I ricercatori prospettano due scenari: Fornax-7 potrebbe essere un ammasso stellare privo di materia oscura oppure una galassia satellite dominata dalla materia oscura in orbita attorno a Fornax dSph. Se si trattasse di un ammasso stellare, le sue caratteristiche potrebbero contribuire a risolvere il cosiddetto “problema del tempo” (timing problem) e a chiarire la natura della distribuzione della materia oscura nella galassia ospite. Se si trattasse di una galassia satellite nana di Fornax dSph, sarebbe il “primo esempio noto di ‘satellite di un satellite’ attorno a una galassia ospite di massa ridotta come Fornax”, concludono i ricercatori. Secondo gli studiosi, per distinguere tra i vari scenari è necessario misurare la dispersione di velocità interna del sistema tramite spettroscopia, probabilmente utilizzando telescopi di nuova generazione. Una terza possibilità è che si tratti di un oggetto dell’alone della Via Lattea non correlato, allineato per puro caso.