Sappiamo che le galassie sono costituite da stelle, pianeti, vaste nubi di polvere e gas, il tutto legato insieme dalla gravità. La tipologia di galassie più abbondante nell’Universo è quella delle galassie nane, per definizione piccole e con bassa luminosità. Hanno meno di 100 milioni di stelle; per confronto, la Via Lattea ne ha quasi 200 miliardi.

Di recente, all’interno del progetto JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) eseguito utilizzando il telescopio spaziale James Webb, è stata scovata per puro caso una galassia nana molto particolare. Non era l’obbiettivo principale dell’osservazione, è apparsa in alcune delle immagini ottenute dal team: era un po’ fuori dal campo di osservazione, in un’area dove non si aspettavano di vedere nulla.

PEARLSDG, nome dato alla galassia, non aveva le consuete caratteristiche di una galassia nana che ci si aspetterebbe di vedere. Non interagisce con una galassia vicina, ma non sta nemmeno formando nuove stelle. Si tratterebbe quindi di un caso interessante di una galassia quiescente isolata, per cui finora esistevano solo pochissimi candidati e nessuna conferma.

Lo strano caso di PEARLSDG

Data la nostra attuale comprensione sulla formazione ed evoluzione delle galassie, galassie nane quiescenti come questa non dovrebbero esistere realmente. Infatti, le galassie nane che esistono da sole, senza interagire con strutture galattiche più massive come fanno alcune galassie satellite della nostra Via Lattea, secondo i nostri modelli dovrebbero continuare a formare nuove stelle.

Questa teoria però non si applica a PEARLSDG, che si presenta come una vecchia popolazione stellare, che non forma nuove stelle e si mantiene da sola.

Per dimostrarlo, gli scienziati dovevano confermare sia l’assenza di formazione stellare, sia l’assenza di interazione di PEARLSDG con altri oggetti del suo vicinato cosmico. Per farlo, hanno sfruttato un’ampia gamma di dati, includendo:

• 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 dai telescopi spaziali Galex e Spitzer della NASA.
• Immagini da terra provenienti dalla Sloan Digital Sky Survey e dalla Dark Energy Camera Legacy Survey.

Caratterizzando una galassia nana quiescente isolata

La NIRCam di JWST, con risoluzione angolare e sensibilità molto elevate, ha consentito al team di identificare le singole stelle di PEARLSDG, proprio come le singole cellule vengono messe a fuoco al microscopio.

L’identificazione di stelle specifiche ha fornito un modo per determinare la distanza della galassia. Infatti queste stelle hanno una luminosità intrinseca specifica, quindi misurando la loro luminosità apparente con il Webb, il team è stato in grado di determinare quanto sono lontane. La stima è di circa 98 milioni di anni luce.

Successivamente, tutti i dati di imaging d’archivio, in 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.

Infine, lo spettrografo DeVeney del Lowell Discovery Telescope, che diffonde la luce degli oggetti astronomici nelle sue componenti distinte e permette di studiare le velocità a partire dall’effetto Doppler, ha consentito di dimostrare che PEARLSDG non è associato a nessun’altra galassia, ed è veramente isolato.

Questo risultato, assolutamente inaspettato, cambia la comprensione degli astronomi su come le galassie si formano ed evolvono. Inoltre, suggerisce la possibilità che molte galassie quiescenti isolate siano in attesa di essere identificate. E che adesso, a differenza del passato, con il James Webb abbiamo gli strumenti per farlo.

Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui.