Combinando datos de DESI Legacy Imaging Surveys y el telescopio Gemini South, los astrónomos han investigado tres galaxias enanas muy débiles que residen en una región del espacio aislada de la influencia atmosférica de objetos más grandes. Se descubrió que las galaxias ubicadas en dirección a NGC 300 contenían sólo estrellas muy viejas, lo que respalda la teoría de que los eventos en el universo temprano acortaron la formación de estrellas en galaxias más jóvenes.
Las galaxias enanas ultradébiles son el tipo de galaxia más débil del Universo. Normalmente compuestas por sólo unos pocos cientos o miles de estrellas (en comparación con los cientos de miles de millones que componen la Vía Láctea), estas pequeñas estructuras difusas suelen estar ocultas discretamente entre los muchos habitantes brillantes del cielo. Por esta razón, los astrónomos han tenido mucha suerte en encontrarlos alrededor de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Pero esto presenta un problema para entenderlos. Las fuerzas gravitacionales de la Vía Láctea y la corona caliente pueden eliminar gas de las galaxias enanas e interferir con su evolución natural. Además, más allá de la Vía Láctea, las galaxias enanas muy débiles se expanden rápidamente y se vuelven difíciles de detectar para los astrónomos y los algoritmos informáticos tradicionales.
Es por eso que fue necesaria una búsqueda manual y visual por parte del astrónomo David Sand de la Universidad de Arizona para encontrar tres galaxias enanas débiles y súper débiles ubicadas en la dirección de la galaxia espiral NGC 300 y la constelación Constellation. “Fue durante la pandemia”. Recuerda la arena. “Estaba viendo televisión y navegando. Visor de encuestas heredado DESIenfocándome en áreas del cielo que sabía que no habían sido exploradas antes. Fueron necesarias unas horas de búsqueda informal y luego ¡boom! Simplemente salieron.”
Las imágenes expuestas a la arena fueron tomadas para DECam Legacy Survey (DECALS), uno de los tres estudios públicos llamados DESI Legacy Imaging Surveys (1), que en conjunto cubrieron 14.000 grados cuadrados de cielo fotografiados para proporcionar objetivos para la espectroscopía de energía oscura en curso. encuesta por instrumento (DESI). Se realizaron DECals utilizando la Cámara de Energía Oscura (DECam) de 570 megapíxeles del Departamento de Energía montada en el Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO) en Chile. , un programa de NSF NOIRLab.
Las galaxias escultoras, como se las denomina en el artículo, se encuentran entre las primeras galaxias enanas muy débiles encontradas en un entorno primitivo y aislado, libre de la influencia de la Vía Láctea u otras estructuras masivas. Para investigar más a fondo las galaxias, Ritt y su equipo utilizaron el telescopio Gemini Sur, la mitad del Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por NSF y NSF NOIRLab. Los resultados de su estudio se presentan en un artículo publicado. Cartas de revistas astrofísicasTambién en una conferencia de prensa en la reunión AAS 245 en National Harbor, Maryland.
El espectrógrafo multiobjeto Gemini (GMOS) de Gemini South capturó las tres galaxias con sorprendente detalle. El análisis de los datos mostró que parecen estar desprovistos de gas y sólo contienen estrellas muy viejas, lo que sugiere que su formación estelar fue suprimida hace mucho tiempo. Esto refuerza las teorías actuales de que las galaxias enanas muy débiles son “ciudades fantasmas” estelares donde cesó la formación de estrellas en el universo temprano.
Esto es exactamente lo que los astrónomos esperan de objetos tan pequeños. El gas es una materia prima importante para fusionarse y alimentar la fusión de una nueva estrella. Pero las galaxias enanas muy débiles tienen muy poca gravedad para capturar este importante componente, y se pierde fácilmente cuando chocan con el universo dinámico del que forman parte.
Pero las galaxias Sculptor están lejos de ser galaxias masivas, lo que significa que sus vecinas gigantes no podrían haberles quitado su gas. Una explicación alternativa es un evento llamado época de reionización, un período poco después del Big Bang cuando fotones ultravioleta de alta energía inundaron el universo, posiblemente hirviendo el gas en galaxias más pequeñas. Otra posibilidad es que algunas de las primeras estrellas de las galaxias enanas hayan sufrido enérgicas explosiones de supernova, expulsando gas a 35 millones de kilómetros por hora (aproximadamente 20 millones de millas por hora) y expulsando gas desde el interior de sus anfitriones.
Si la reionización es la responsable, estas galaxias abrirán una ventana para estudiar el universo primitivo. “No sabemos qué tan fuerte o uniforme es este efecto de reionización”. Describe la arena. “Podría ser que la reionización sea complicada, que no ocurra en todas partes al mismo tiempo. Encontramos tres de estas galaxias, pero eso no es suficiente. Sería bueno si tuviéramos cientos de ellas. Si supiéramos quiénes son las que atravesaron la reionización, nos dirá algo sobre el universo primitivo que de otro modo sería muy difícil de investigar”.
“Las épocas de reionización probablemente vinculan la estructura actual de todas las galaxias con la formación temprana de estructuras a escala cósmica”. dice Martin Stull, director del programa NSF en el Observatorio Internacional Gemini. “El estudio del legado de DESI y las detalladas observaciones de seguimiento de Gemini permiten a los científicos realizar arqueología forense para comprender la naturaleza del universo y cómo evolucionó hasta su estado actual”.
Para acelerar la búsqueda de más galaxias enanas ultradébiles, Sand y su equipo están utilizando galaxias esculturales para entrenar un sistema de inteligencia artificial llamado red neuronal para identificar más. La esperanza es que la herramienta pueda automatizar y acelerar los descubrimientos, proporcionando un amplio conjunto de datos del que los astrónomos puedan sacar conclusiones sólidas.
Notas
(1) Los datos de las encuestas de imágenes heredadas de DESI se ponen a disposición de la comunidad astronómica a través del Laboratorio de datos Astro en el Centro de datos y ciencia comunitaria (CSDC) de NSF NOIRLab.
