Hubble esamina Cloud-9, il primo di un nuovo tipo di oggetto

Un team che utilizza il telescopio spaziale Hubble NASA/ESA ha scoperto un nuovo tipo di oggetto astronomico: una nube di materia oscura, ricca di stelle e gassosa, considerata un “relitto” o un residuo della formazione delle prime galassie.

Un team che utilizza il telescopio spaziale Hubble NASA/ESA ha scoperto un nuovo tipo di oggetto astronomico: una nube di materia oscura, ricca di stelle e gassosa, considerata un “relitto” o un residuo della formazione delle prime galassie.

Soprannominato “Cloud-9”, questa è la prima rilevazione confermata di un tale oggetto nell’Universo.

La scoperta approfondisce la comprensione della formazione delle galassie, dell’Universo primitivo e della natura stessa della materia oscura.

“Questa è la storia di una galassia fallita”, ha detto il ricercatore principale del programma, Alejandro Benitez-Llambay dell’Università Milano-Bicocca di Milano, Italia. 

“Nella scienza, di solito impariamo più dai fallimenti che dai successi. In questo caso, non vedere stelle è ciò che dimostra la teoria corretta. Ci dice che abbiamo trovato nell’Universo locale un mattone primordiale di una galassia che non si è ancora formata.”

“Questa nuvola è una finestra sull’Universo oscuro,” ha spiegato Andrew Fox, membro del team di AURA/STScI per l’Agenzia Spaziale Europea. 

“Sappiamo dalla teoria che la maggior parte della massa nell’Universo dovrebbe essere materia oscura, ma è difficile rilevare questo materiale oscuro perché non emette luce. Cloud-9 ci offre uno sguardo raro su una nuvola dominata dalla materia oscura.”

L’oggetto è chiamato Nube H I Limitata a Reionizzazione, o “RELHIC”. Il termine “H I” si riferisce all’idrogeno neutro, mentre “RELHIC” descrive una nube di idrogeno natale dei primi giorni dell’Universo, un fossile residuo che non ha ancora formato stelle.

Per anni, gli scienziati hanno cercato prove di un oggetto fantasma teorico simile. Solo quando hanno indirizzato Hubble verso il cloud, confermando che è effettivamente senza stelle, hanno trovato supporto per la teoria.

“Prima di usare Hubble, si potrebbe sostenere che questa sia una galassia nano debole che non potremmo vedere con telescopi terrestri. Non sono semplicemente andati abbastanza a fondo nella sensibilità per scoprire le stelle,” ha spiegato l’autore principale Gagandeep Anand dello STScI.

La scoperta di questa nube reliquia fu una sorpresa. “Tra i nostri vicini galattici, potrebbero esserci alcune case abbandonate là fuori,” ha detto Rachael Beaton dello STScI, anch’essa membro del team di ricerca.

Si pensa che i RELHIC siano nuvole di materia oscura che non sono riuscite ad accumulare abbastanza gas per formare stelle. Rappresentano una finestra sulle prime fasi della formazione galassica.

Cloud-9 suggerisce l’esistenza di molte altre piccole strutture dominate dalla materia oscura nell’Universo — altre galassie fallite. Questa scoperta offre nuove intuizioni sulle componenti oscure dell’Universo, difficili da studiare con osservazioni tradizionali, che si concentrano su oggetti luminosi come stelle e galassie.

Gli scienziati studiano da molti anni le nuvole di idrogeno vicino alla Via Lattea, e queste nuvole tendono a essere molto più grandi e irregolari rispetto a Cloud-9.

Rispetto ad altre nuvole osservate, Cloud-9 è più piccola, compatta e altamente sferica, il che la rende molto diversa dalle altre nuvole.

Il nucleo di questo oggetto è composto da idrogeno neutro e ha un diametro di circa 4.900 anni luce.

Il gas idrogeno in Cloud-9 ha circa 1 milione di volte la massa del Sole. Ma se la pressione del gas sta bilanciando la gravità della nube di materia oscura, come sembra essere, la Nuvola-9 deve essere fortemente dominata dalla materia oscura, con circa 5 miliardi di masse solari.

Cloud-9 è un esempio delle strutture e dei misteri che non coinvolgono le stelle.

Guardare solo le stelle non dà il quadro completo. Studiare il gas e la materia oscura aiuta a fornire una comprensione più completa di ciò che accade in questi sistemi che altrimenti non sarebbero conosciuti.

Osservazione, identificare queste galassie fallite è difficile perché gli oggetti vicini le superano.

Tali sistemi sono anche vulnerabili agli effetti ambientali come lo strisciamento della pressione del montone, che può rimuovere gas mentre la nube si muove nello spazio intergalattico.

Questi fattori riducono ulteriormente il numero atteso.

La reliquia senza stelle è stata scoperta tre anni fa durante un’indagine radio effettuata dal Five-hundred-Aperture Spherical Telescope (FAST) a Guizhou, Cina, una scoperta successivamente confermata dal Green Bank Telescope e dalle strutture Very Large Array negli Stati Uniti.

Ma solo con Hubble i ricercatori sono riusciti a determinare in modo definitivo che la galassia fallita non contiene stelle.

Cloud-9 fu semplicemente nominata in modo sequenziale, essendo stata la nona nube di gas identificata ai margini di una vicina galassia spirale, Messier 94 (M94).

La nube è vicina a M94 e sembra avere un’associazione fisica con la galassia. I dati radio ad alta risoluzione mostrano lievi distorsioni del gas, che potrebbero indicare un’interazione tra la nube e la galassia.

La nube potrebbe alla fine formare una galassia in futuro, a patto che diventi più massiccia — anche se come ciò accadrà è oggetto di speculazione.

Se fosse molto più grande, diciamo, con più di 5 miliardi di volte la massa del nostro Sole, sarebbe collassato, avrebbe formato stelle ed è diventato una galassia che non sarebbe diversa da qualsiasi altra galassia che vediamo.

Se fosse stato molto più piccolo, il gas avrebbe potuto essere disperso e ionizzato e non sarebbe rimasto molto. Ma è in un punto ideale in cui potrebbe rimanere un RELHIC.

La mancanza di stelle in questo oggetto offre una finestra unica sulle proprietà intrinseche delle nubi di materia oscura.

La rarità di tali oggetti e il potenziale per future indagini dovrebbero favorire la scoperta di altre di queste “galassie fallite” o “reliquie”, portando a intuizioni sull’universo primordiale e sulla fisica della materia oscura.

Questo risultato è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters e presentato in una conferenza stampa alla 247ª riunione dell’American Astronomical Society.

Immagine: NASA, ESA. G. Anand (STScI), and A. Benitez-Llambay (Univ. of Milan-Bicocca); Image processing: J. DePasquale (STScI)

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