PEARLSDG: un enigma cosmico e un trionfo del telescopio Webb

L’inaspettata scoperta della galassia nana PEARLSDG, isolata e quiescente, ha messo in discussione le opinioni consolidate sull’evoluzione delle galassie e ha risaltato le capacità del telescopio spaziale James Webb nello scoprire fenomeni cosmici.

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La galassia nana PEARLSDG

Un team di astronomi, guidato dall’assistente ricercatore Tim Carleton dell’Arizona State University, ha scoperto una galassia nana a 98 milioni di anni luce dalla Terra apparsa casualmente nelle immagini del James Webb Space Telescope (JWST) che non era l’obiettivo principale dell’osservazione. Denominata PEARLSDG, la galassia presenta caratteristiche che la rendono un enigma cosmico non formando nuove stelle e sfida le conoscenze consolidate sull’evoluzione delle stesse.

Le galassie sono legate insieme dalla gravità e costituite da stelle e pianeti, con vaste nubi di polvere e gas, nonché materia oscura. Le galassie nane sono le più abbondanti nell’Universo e per definizione sono piccole e con bassa luminosità. Hanno meno di 100 milioni di stelle, mentre la Via Lattea, ad esempio, ne ha quasi 200 miliardi.

Recenti osservazioni di galassie nane, tuttavia, suggeriscono che la nostra comprensione potrebbe essere incompleta.

In uno studio pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal Letters, Carleton e il team stavano inizialmente osservando un ammasso di galassie come parte del progetto JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).

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PEARLSDG: una svolta nella ricerca sulle galassie

PEARLSDG non ha le consuete caratteristiche di una galassia nana che ci si aspetterebbe di vedere: è quiescente e isolata, non interagisce con una galassia vicina e non sta nemmeno formando nuove stelle. A quanto pare, si tratta di un caso interessante.

Carleton ha spiegato: “Questi tipi di galassie nane quiescenti isolate non sono mai state viste prima, tranne che per pochi casi. Non si prevede che esistano realmente data la nostra attuale comprensione dell’evoluzione delle stesse, quindi il fatto di vedere questo oggetto ci aiuta a migliorare le nostre teorie sulla loro formazione”.

Fino ad ora, la comprensione degli astronomi dell’evoluzione delle galassie ha mostrato che quelle isolate continuavano a formare giovani stelle o che interagiva con una galassia compagna più massiccia. Questo non è il caso di PEARLSDG, che si presenta come una vecchia popolazione stellare non formandone nuove e si mantiene per sé. Un’ulteriore sorpresa è che nelle immagini JWST del team è possibile osservare singole stelle.

Per il nuovo studio, Carleton, che è assistente ricercatore presso il Beus Center for Cosmic Foundations presso la School of Earth and Space Exploration dell’ASU, e il team hanno utilizzato un’ampia gamma di dati. Questo include i dati di imaging della Near-InfraRed Camera (NIRCam) di JWST; dati spettroscopici provenienti dallo spettrografo ottico DeVeny sul Lowell Discovery Telescope a Flagstaff, in Arizona; immagini d’archivio provenienti dai telescopi spaziali Galex e Spitzer della NASA e immagini da terra provenienti dalla Sloan Digital Sky Survey e dalla Dark Energy Camera Legacy Survey.

La NIRCam di JWST ha una risoluzione angolare e una sensibilità molto elevate, ha consentito al team di identificare le singole stelle in questa galassia lontana. Proprio come le singole cellule vengono messe a fuoco al microscopio, queste osservazioni hanno messo a fuoco i componenti di PEARLSDG.

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PEARLSDG è un enigma cosmico

È importante sottolineare che l’identificazione di stelle specifiche nell’imaging ha fornito un indizio chiave sulla sua distanza: queste hanno una luminosità intrinseca specifica, quindi misurando la loro luminosità apparente con JWST, il team è stato in grado di determinare quanto sono lontane. 

Tutti i dati di imaging d’archivio, osservati alle lunghezze d’onda ultravioletta, ottica e infrarossa, sono stati messi insieme per studiare il colore di PEARLSDG. Le stelle appena formate hanno una firma cromatica specifica, quindi l’assenza di tale firma è stata utilizzata per dimostrare che PEARLSDG non stava formando nuove stelle.

Lo spettrografo DeVeney del Lowell Discovery Telescope diffonde la luce degli oggetti astronomici nelle sue componenti distinte, consentendo agli astronomi di studiarne le proprietà in dettaglio. Ad esempio, lo specifico spostamento della lunghezza d’onda osservato nelle caratteristiche dei dati spettroscopici codifica le informazioni sul movimento di PEARLSDG, utilizzando lo stesso “effetto doppler” utilizzato dai radar per misurare la velocità dei conducenti 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 dello spettro sono sensibili alla presenza di giovani stelle, quindi l’assenza di tali caratteristiche ha ulteriormente corroborato le misurazioni dell’assenza delle stesse dai dati di imaging.

Questa scoperta cambia la comprensione degli astronomi su come le galassie si formano ed evolvono, suggerendo la possibilità che molte galassie quiescenti isolate siano in attesa di essere identificate e che JWST abbia gli strumenti per farlo.

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