Anche Andromeda (M31), dopo alcuni anni di stasi, sta vedendo crescere il proprio numero di galassie nane satellite nel suo sottogruppo, contandone adesso 39, compresa la piccola galassia spirale Triangulum (M33), ritenuta il suo satellite maggiore. La cosa notevole è che questo incremento, il più rilevante dal 2013, si deve al gruppo formato da David Martínez-Delgado, Giuseppe Donatiello, Walter Boschin, Michelle L. M. Collins, Emily J. E. Charles, Noushin Karim, Matteo Monelli ed Erik J. Tollerud. Questo team internazionale sta, infatti, svolgendo una ricerca sistematica di nuovi satelliti nella regione ed ha appena annunciato la scoperta di Pegasus V, un lontano satellite di M31, posto alla periferia del suo alone.
La seconda scoperta del team
È la seconda scoperta del gruppo e segue a ruota quella di Pisces VII, un possibile satellite di M33 annunciato l’anno scorso. Come Pisces VII, anche Pegasus V è stata però trovata dal “cacciatore di galassie nane” Donatiello, l’unico astrofilo nel gruppo, nel corso di una specifica ricerca di deboli galassie vicine a M31 e M33, attingendo alle immagini pubbliche DESI Legacy Imaging Survey ottenute dalla Dark Energy Camera (DECam) installata sul Victor Blanco Telescope di 4 m, operativo presso il Cerro Tololo in Cile.
Pegasus V (Peg V) è una galassia nana ultra-debole (UFD) distante 692 kpc (2,25 milioni di anni luce) dalla Via Lattea e circa 242 kpc (780.000 anni luce) dal nucleo di M31, cioè alla periferia del suo alone. Il candidato è stato confermato con immagini di follow-up eseguite al telescopio Gemini North di 8 metri.
Una reliquia dell’universo primordiale
L’analisi dei dati ha mostrato un ramo delle giganti rosse (RGB) estremamente povero di metalli e un ramo orizzontale (HB) insolitamente ben popolato. Questa è una vera anomalia per oggetti di questo tipo e rende Peg V un eccellente candidato fossile dell’epoca della reionizzazione. Le galassie UFD sono laboratori ideali per comprendere la formazione e l’evoluzione di tutte le galassie, ma a causa della loro bassissima luminosità si osservano solo nell’Universo molto locale come satelliti della Via Lattea e di pochissime galassie vicine. Si sono formate prima dell’epoca della reionizzazione, vale a dire quando l’Universo subì una transizione di fase globale, passando da atomi neutri a plasma ionizzato come risultato della radiazione proveniente dalla primissima formazione stellare.
Tale processo riscaldò il gas all’interno degli aloni, impedendone il collasso e disperdendolo, inibendo qualsiasi nuova formazione stellare all’interno di tali deboli sistemi. Di conseguenza, le galassie UFD hanno avuto poca o nessuna evoluzione, proponendosi come reliquie dell’universo primordiale. Sono perciò rappresentative di quei mattoni da cui prese il via la formazione delle galassie maggiori. Costituiscono ancora oggi il limite inferiore delle strutture galattiche, con le luminosità più deboli, le metallicità più basse, popolazioni stellari quasi esclusivamente vecchie, masse stellari più basse.
Trovata dove nessuno aveva cercato prima
Il Pan-Andromeda Archaeological Survey (PAndAS) ha condotto un’indagine panoramica profonda nel sottogruppo M31/M33, sino a un raggio circa la metà della regione d’influenza, con la scoperta di alcuni satelliti, l’ultimo dei quali annunciato nel 2013 (And XXXIII/Perseus I). È molto improbabile che ci siano altri satelliti luminosi nell’alone di M31, quindi la popolazione attesa deve essere prevalentemente del tipo UFD. Pegasus V è il nono satellite UFD conosciuto ed è foriero di futuri nuovi rilevamenti nell’intero alone. Tra i nove è uno dei più deboli e lontani, praticamente sul bordo esterno dell’alone esteso, perciò deve aver poco interagito con M31, conservando il suo ambiente quasi come nello stato primordiale e pulito. Peg V si profila quindi come un oggetto raro nell’intero Gruppo Locale.
L’anomalo HB, più blu che qualsiasi altro UFD conosciuto, indica un tempo di spegnimento antecedente alla maggior parte dei satelliti di M31 noti sinora. Se confermato, questo HB gli darebbe una posizione unica in M31. Se la formazione stellare si è davvero fermata con la reionizzazione, questa minuscola galassia sarebbe uno degli oggetti più antichi conosciuti nel nostro quartiere cosmico. Questo stuzzica intriganti domande su quali parametri influenzino l’estinzione. Un censimento degli UFD potrebbe darci un’idea di cosa influenzi il processo evolutivo della galassia.
La più povera di metalli?
Il diagramma colore magnitudine di Peg V mostra che anche il suo RGB e più blu rispetto alla media, anzi sembra essere il satellite di M31 più povero di metalli a oggi conosciuto. Come testimone della reionizzazione, questo oggetto diventa ancora più intrigante e unico per studiare la formazione e l’evoluzione delle galassie. Uno studio dettagliato della sua popolazione stellare potrebbe fornire risposte a questioni ancora poco chiare riguardanti i processi occorsi nel giovane universo, quando si sono assemblati i primi embrioni galattici.
Fantasmi nell’alone di M31
Nelle immagini DESI LIS, Pegasus V è un vero fantasma, percepito come una debole luminosità sopra il rumore di fondo, con giusto alcune stelle risolte: siamo davvero ai limiti delle attuali possibilità. Anche in questo caso l’occhio attento e allenato del “cacciatore di galassie nane” ha fatto la differenza. È praticamente certo che una gran quantità di deboli satelliti sfuggano al rilevamento, quindi il “problema dei satelliti mancanti” sarebbe di tipo strumentale. Molti ancora più deboli UFD attendono di essere rivelati e gli astronomi ripongono grandi attese nei futuri sondaggi, ben più profondi degli attuali, per meglio studiare questi sistemi dal grande interesse cosmologico. Lo studio dettagliato con strumenti dal suolo e dallo spazio permetterà di caratterizzare meglio le UFD locali.
Gli UFD insistono negli aloni di materia oscura meno massicci e sono anche i sistemi maggiormente dominati dalla materia oscura. Si prevede che i loro profili di densità della materia oscura siano anche i meno alterati dalla materia ordinaria. Tali oggetti sono quindi ottimali per mettere alla prova le previsioni del modello cosmologico ΛCDM e Peg V potrebbe diventare un campione di riferimento in studi di questo genere.
In attesa di altri successi
La scoperta di Peg V dipinge un quadro roseo per la risoluzione simultanea dei problemi dei satelliti mancanti e delle altrettanto mancanti galassie di campo nel nostro quartiere cosmico. Anche la semplice ispezione visiva sta rivelando con successo sistemi debolissimi, dove falliscono i sistemi automatici di rilevamento basati sulla sovra densità stellare. I due approcci non sono in antitesi ma complementari e possiamo scommettere che seguiranno nuovi annunci di scoperta nel sistema M31/M33 e non solo da parte di questo team di ricercatori.
