Aproape 50 de galaxii pitice „fantomă”, descoperite în jurul a trei galaxii gazdă
O echipă internațională de cercetători, condusă de Institutul Național de Astrofizică din Italia (INAF), a catalogat 47 de galaxii pitice candidate în jurul a trei galaxii gazdă: NGC 5068, NGC 5084 și NGC 5087, situate la 17, 80 și, respectiv, 100 de milioane de ani-lumină de Pământ. Dintre acestea, doar patru erau cunoscute anterior. Observațiile au fost realizate cu telescopul VST (VLT Survey Telescope) de la Observatorul Paranal din Chile, iar rezultatele au fost publicate în revista Astronomy & Astrophysics.
Galaxiile pitice, cu mase de până la circa un miliard de mase solare, sunt cele mai numeroase din univers, însă luminozitatea lor redusă le face extrem de greu de detectat. Majoritatea au fost identificate în vecinătatea Căii Lactee, în Grupul Local. De-a lungul deceniilor, discrepanțele dintre observații și predicțiile modelului cosmologic standard au alimentat dezbateri: la început, numărul prea mic de galaxii pitice față de simulări a fost numit problema „sateliților lipsă”, iar recent unele studii indică dimpotrivă o supraabundență de galaxii satelit în datele observaționale.
Pentru a stabili dacă aceste probleme sunt limitate la Grupul Local sau reprezintă un comportament recurent, cercetătorii au extins căutarea dincolo de vecinătatea cosmică imediată. Imaginile optice obținute acoperă o regiune de cer de aproximativ 12 ori suprafața lunii pline. Echipa a identificat cele 47 de candidate printr-o inspecție vizuală atentă a imaginilor, realizată independent de trei autori, fără algoritmi automati, care ar fi ratat obiecte atât de slabe. A fost necesară mascarea luminii stelelor din prim-plan pentru a măsura precis lumina slabă a galaxiilor.
„Studierea acestor insule de stele aproape invizibile nu este doar o colecție de timbre astronomice”, explică Crescenzo Tortora, cercetător INAF, investigator principal al sondajului VST-SMASH și autor principal al lucrării. „Este singura modalitate de a rezolva unele dintre marile enigme ale modelului cosmologic și de a înțelege cum materie întunecată modelază întregul univers.”
Natura acestor galaxii a fost verificată pe baza culorii și proprietăților structurale, consecvente cu cele ale altor galaxii pitice. Confirmarea definitivă va veni însă abia cu observații spectroscopice, care vor permite estimarea distanței și vitezei lor. Distribuția spațială sugerează că sunt probabil sateliți ai galaxiilor mai mari din câmp, iar în cazul lui NGC 5084 pare să existe o distribuție planară similară celei a sateliților Căii Lactee.
Multe dintre descoperiri sunt galaxii difuze, cu luminozitate de suprafață scăzută și fără structuri interne — pitice sferoidale sau eliptice. Altele prezintă structuri interne și ar putea fi clasificate ca pitice spirale sau neregulate. Masa fiecăreia este estimată între un milion și un miliard de mase solare.
Rezultatul se datorează calității excepționale a imaginilor obținute de VST și ale camerei sale OmegaCam. Prin observații de aproximativ două ore în fiecare dintre cele trei benzi studiate, telescopul a permis sondarea cerului la o adâncime pe care un sondaj precum cel de la Observatorul Rubin o va atinge abia în câțiva ani.
„Datorită observațiilor profunde ale VST, am reușit nu doar să vedem mai bine galaxii extrem de slabe, ci și să le caracterizăm profilele de lumină cu un raport semnal-zgomot ridicat”, comentează Rossella Ragusa, cercetătoare postdoctorală INAF și coautoare a lucrării. Comparația cu una dintre galaxiile pitice din eșantion, descoperită anterior cu date mai puțin profunde, a permis determinarea cu mai mare precizie a dimensiunilor și formei profilului său luminos, în special în regiunile exterioare, mai slabe.
Studiul arată că profilul de lumină al acestor galaxii nu este foarte abrupt, spre deosebire de cel al galaxiilor eliptice, fiind mai degrabă similar cu cel al galaxiilor de disc. Echipa a măsurat modul în care culoarea galaxiei se schimbă cu distanța față de centru: mai roșie în centru și mai puțin roșie spre periferie. Rezultatele preliminare sunt consecvente cu scenariul în care astfel de galaxii se formează printr-un proces de „colaps monolitic”, ipoteză ce urmează a fi confirmată prin date spectroscopice.
Sondajul VST-SMASH a fost proiectat astfel încât toate galaxiile din eșantion să se afle în câmpul vizual al telescopului spațial Euclid al Agenției Spațiale Europene. Primele imagini ale lui Euclid au condus deja la descoperirea unui număr vast de galaxii pitice, iar prima publicare de date, așteptată în câteva luni, va permite detectarea și caracterizarea altora. Mai mulți coautori ai lucrării, inclusiv Tortora și Ragusa, participă la acest efort în cadrul colaborării Euclid.
„Așteptăm cu nerăbdare să studiem aceleași câmpuri prin ochii lui Euclid, pentru a ne confirma sau actualiza concluziile”, încheie Tortora.
