DECam y Gemini South descubren tres pequeñas galaxias tipo ‘pueblo fantasma estelar’

Combinando datos de DESI Legacy Imaging Surveys y el telescopio Gemini South, los astrónomos han investigado tres galaxias enanas ultra débiles que residen en una región del espacio aislada de la influencia ambiental 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 acontecimientos en el universo temprano interrumpieron la formación de estrellas en las galaxias más pequeñas.

Las galaxias enanas ultradébiles son el tipo de galaxia más débil del universo. Estas pequeñas estructuras difusas, que normalmente contienen entre unos pocos cientos y miles de estrellas (en comparación con los cientos de miles de millones que componen la Vía Láctea), suelen esconderse discretamente entre los muchos residentes más brillantes del cielo. Por esta razón, los astrónomos han tenido más suerte hasta ahora al encontrarlos cerca, en las proximidades de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Pero esto presenta un problema para entenderlos; Las fuerzas gravitacionales de la Vía Láctea y la corona caliente pueden extraer el gas de las galaxias enanas e interferir con su evolución natural. Además, más allá de la Vía Láctea, las galaxias enanas ultra débiles se han vuelto cada vez más difusas e irresolubles para que las detecten los astrónomos y los algoritmos informáticos tradicionales.

Por eso fue necesaria una búsqueda manual y visual por parte del astrónomo David Sand de la Universidad de Arizona para descubrir tres galaxias enanas débiles y ultra débiles ubicadas en la dirección de la galaxia espiral NGC 300 y la constelación Sculptor.

“Fue durante la pandemia”, recuerda Sand. “Estaba mirando televisión y desplazándome por el visor DESI Legacy Survey, enfocándome en áreas del cielo que sabía que no habían sido buscadas antes. Me tomó unas horas de búsqueda informal, y luego ¡boom! Simplemente aparecieron”.

Las imágenes descubiertas por Sand fueron tomadas para DECam Legacy Survey (DECaLS), uno de los tres estudios públicos, conocidos como DESI Legacy Imaging Surveys, que tomaron imágenes conjuntas de 14.000 grados cuadrados de cielo para proporcionar objetivos para el instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI). ) Encuesta.

DECaL se realizó utilizando la cámara de energía oscura (DECam) de 570 megapíxeles fabricada por el Departamento de Energía, montada en el telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) 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 ultra débiles encontradas en un entorno prístino y aislado, libre de la influencia de la Vía Láctea u otras estructuras grandes. Para investigar más a fondo las galaxias, Sand y su equipo utilizaron el telescopio Gemini Sur, la mitad del Observatorio Internacional Gemini. Los resultados de su estudio se presentan en un artículo que aparece en Las cartas del diario astrofísicoasí como 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 exquisito detalle. Un análisis de los datos mostró que parecen estar libres de gas y sólo contienen estrellas muy viejas, lo que sugiere que su formación estelar fue sofocada hace mucho tiempo. Esto refuerza las teorías existentes de que las galaxias enanas ultra débiles son “pueblos fantasmas” estelares donde la formación de estrellas quedó interrumpida en el universo primitivo.

Esto es exactamente lo que los astrónomos esperarían de objetos tan pequeños. El gas es la materia prima crucial necesaria para fusionarse y provocar la fusión de una nueva estrella. Pero las galaxias enanas ultra débiles simplemente tienen muy poca gravedad para retener este ingrediente tan importante, y se pierde fácilmente cuando son sacudidas por el universo dinámico del que forman parte.

Pero las galaxias Sculptor están lejos de cualquier galaxia más grande, lo que significa que sus vecinos gigantes no podrían haber eliminado su gas. Una explicación alternativa es un evento llamado Época de Reionización, un período no mucho después del Big Bang cuando fotones ultravioleta de alta energía llenaron el cosmos, potencialmente hirviendo el gas en las galaxias más pequeñas.

Otra posibilidad es que algunas de las primeras estrellas de las galaxias enanas sufrieran enérgicas explosiones de supernova, emitiendo material eyectado a hasta 35 millones de kilómetros por hora (unos 20 millones de millas por hora) y expulsando el gas de sus propios anfitriones desde el interior.

Si la reionización es la responsable, estas galaxias abrirían una ventana para estudiar el universo primitivo. “No sabemos qué tan fuerte o uniforme es este efecto de reionización”, explica Sand.

“Podría ser que la reionización sea irregular y no ocurra en todas partes al mismo tiempo. Hemos encontrado tres de estas galaxias, pero eso no es suficiente. Sería bueno si tuviéramos cientos de ellas. Si supiéramos qué fracción se ve afectada por reionización, eso nos diría algo sobre el universo primitivo que es muy difícil de investigar de otra manera”.

“La época de la reionización conecta potencialmente la estructura actual de todas las galaxias con la formación de estructuras más temprana a escala cosmológica”, dice Martin Still, director del programa NSF para el Observatorio Internacional Gemini. “Los DESI Legacy Surveys y las detalladas observaciones de seguimiento realizadas por 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 las galaxias Sculptor para entrenar un sistema de inteligencia artificial llamado red neuronal para identificar más. La esperanza es que esta herramienta pueda automatizar y acelerar los descubrimientos, ofreciendo un conjunto de datos mucho más amplio del que los astrónomos puedan sacar conclusiones más sólidas.