I flussi stellari sono strutture dinamicamente 'fredde': la loro forma sottile e coerente è estremamente sensibile alle perturbazioni gravitazionali dei subaloni di materia oscura . Modellando la morfologia del flusso, i ricercatori possono dedurre la geometria e la distribuzione del alone di materia oscura che avvolge la galassia ospite, un'impresa finora impossibile al di fuori del Gruppo Locale .

Scoperto nei dati d'archivio di Hubble

Il flusso è stato individuato in immagini d'archivio della Advanced Camera for Surveys (ACS) del telescopio spaziale Hubble, originariamente scattate per altri progetti . Il team di ricerca ha setacciato i dati alla ricerca di segni di morfologia disturbata intorno a UGC 9050-Dw1, una galassia già nota per la sua eccezionale ricchezza di ammassi globulari (circa 52 ± 12 identificati) e per la presenza di un pennacchio di marea dovuto a interazioni passate . Gli scienziati hanno notato una struttura stellare estesa e sottile che si allontanava da uno degli ammassi globulari della galassia, perfettamente corrispondente alla firma di un flusso di marea . L'astrofisica Catherine Fielder, della Northwestern University, aveva partecipato ai precedenti studi che caratterizzavano la popolazione di ammassi globulari della galassia .

UGC 9050-Dw1 è una galassia ultra-diffusa (UDG), un tipo di galassia con bassissima luminosità superficiale. Ospita un numero insolitamente elevato di ammassi globulari: circa il 20% della sua luce totale proviene da questi densi ammassi stellari .

Come i flussi stellari 'tracciano' la materia oscura

La morfologia di un flusso stellare (la sua larghezza, curvatura e la presenza di eventuali interruzioni o ondulazioni) codifica direttamente il campo gravitazionale che attraversa . Se la materia oscura è 'fredda' e grumosa, i flussi vengono perturbati da numerosi subaloni di bassa massa, creando caratteristiche interruzioni e pieghe. Se la materia oscura è 'calda' o ha proprietà diverse, la popolazione di subaloni cambia, producendo forme di flusso differenti. Modellando il flusso osservato in UGC 9050-Dw1, il team ha iniziato a testare modelli di materia oscura a distanze prima impossibili .

Utilizzando un approccio di modellazione generativa chiamato X-Stream, il team ha adattato direttamente modelli dinamici alla forma del flusso per vincolare la massa dell'ammasso globulare progenitore e ha presentato il primo vincolo sull'alone di una galassia ultra-diffusa basato su un flusso stellare . Questo lavoro suggerisce che UGC 9050-Dw1 possiede un alone di materia oscura con specifiche proprietà strutturali .

La rivoluzione in arrivo: Roman, Euclid e Rubin

Il team si aspetta che questa scoperta sia solo l'inizio. Le prossime missioni amplieranno drasticamente la caccia:

• Nancy Grace Roman Space Telescope (NASA) — Con la sua fotocamera a grande campo da 200 megapixel, Roman potrà osservare intere galassie vicine in un'unica inquadratura, risolvendo sottili flussi stellari che richiederebbero centinaia di immagini di Hubble per essere coperti . Roman è specificamente progettato per studiare i flussi stellari e si prevede che scoprirà dozzine di flussi da ammassi globulari in galassie esterne . Un articolo della NASA Science sottolinea che Roman "sarà uno strumento eccellente per trovare sottili flussi stellari" al di là della Via Lattea .
• Euclid (ESA) — La sua ampia indagine ottica e nel vicino infrarosso mapperà le caratteristiche di marea extragalattiche su vaste aree di cielo, complementando le osservazioni puntuali più profonde di Roman .
• Vera C. Rubin Observatory (LSST) — Le simulazioni mostrano che il solo LSST potrebbe osservare 1.000 o più stelle in 40-100 flussi stellari da ammassi globulari oltre la Via Lattea .

Progetti finanziati dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC), come BeyondSTREAMS e EXTRADARK, stanno già preparando i quadri teorici necessari per interpretare la ricchezza di dati sui flussi in arrivo da queste strutture .

Insieme, questi osservatori trasformeranno la manciata di flussi extragalattici noti in un campione statistico, consentendo misurazioni di precisione della materia oscura in un'ampia gamma di tipi di galassie e ambienti .

I flussi stellari sono strutture dinamicamente 'fredde': la loro forma sottile e coerente è estremamente sensibile alle perturbazioni gravitazionali dei subaloni di materia oscura . Modellando la morfologia del flusso, i ricercatori possono dedurre la geometria e la distribuzione del alone di materia oscura che avvolge la galassia ospite, un'impresa finora impossibile al di fuori del Gruppo Locale .

Scoperto nei dati d'archivio di Hubble

Il flusso è stato individuato in immagini d'archivio della Advanced Camera for Surveys (ACS) del telescopio spaziale Hubble, originariamente scattate per altri progetti . Il team di ricerca ha setacciato i dati alla ricerca di segni di morfologia disturbata intorno a UGC 9050-Dw1, una galassia già nota per la sua eccezionale ricchezza di ammassi globulari (circa 52 ± 12 identificati) e per la presenza di un pennacchio di marea dovuto a interazioni passate . Gli scienziati hanno notato una struttura stellare estesa e sottile che si allontanava da uno degli ammassi globulari della galassia, perfettamente corrispondente alla firma di un flusso di marea . L'astrofisica Catherine Fielder, della Northwestern University, aveva partecipato ai precedenti studi che caratterizzavano la popolazione di ammassi globulari della galassia .

UGC 9050-Dw1 è una galassia ultra-diffusa (UDG), un tipo di galassia con bassissima luminosità superficiale. Ospita un numero insolitamente elevato di ammassi globulari: circa il 20% della sua luce totale proviene da questi densi ammassi stellari .

Come i flussi stellari 'tracciano' la materia oscura

La morfologia di un flusso stellare (la sua larghezza, curvatura e la presenza di eventuali interruzioni o ondulazioni) codifica direttamente il campo gravitazionale che attraversa . Se la materia oscura è 'fredda' e grumosa, i flussi vengono perturbati da numerosi subaloni di bassa massa, creando caratteristiche interruzioni e pieghe. Se la materia oscura è 'calda' o ha proprietà diverse, la popolazione di subaloni cambia, producendo forme di flusso differenti. Modellando il flusso osservato in UGC 9050-Dw1, il team ha iniziato a testare modelli di materia oscura a distanze prima impossibili .

Utilizzando un approccio di modellazione generativa chiamato X-Stream, il team ha adattato direttamente modelli dinamici alla forma del flusso per vincolare la massa dell'ammasso globulare progenitore e ha presentato il primo vincolo sull'alone di una galassia ultra-diffusa basato su un flusso stellare . Questo lavoro suggerisce che UGC 9050-Dw1 possiede un alone di materia oscura con specifiche proprietà strutturali .

La rivoluzione in arrivo: Roman, Euclid e Rubin

Il team si aspetta che questa scoperta sia solo l'inizio. Le prossime missioni amplieranno drasticamente la caccia:

• Nancy Grace Roman Space Telescope (NASA) — Con la sua fotocamera a grande campo da 200 megapixel, Roman potrà osservare intere galassie vicine in un'unica inquadratura, risolvendo sottili flussi stellari che richiederebbero centinaia di immagini di Hubble per essere coperti . Roman è specificamente progettato per studiare i flussi stellari e si prevede che scoprirà dozzine di flussi da ammassi globulari in galassie esterne . Un articolo della NASA Science sottolinea che Roman "sarà uno strumento eccellente per trovare sottili flussi stellari" al di là della Via Lattea .
• Euclid (ESA) — La sua ampia indagine ottica e nel vicino infrarosso mapperà le caratteristiche di marea extragalattiche su vaste aree di cielo, complementando le osservazioni puntuali più profonde di Roman .
• Vera C. Rubin Observatory (LSST) — Le simulazioni mostrano che il solo LSST potrebbe osservare 1.000 o più stelle in 40-100 flussi stellari da ammassi globulari oltre la Via Lattea .

Progetti finanziati dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC), come BeyondSTREAMS e EXTRADARK, stanno già preparando i quadri teorici necessari per interpretare la ricchezza di dati sui flussi in arrivo da queste strutture .

Insieme, questi osservatori trasformeranno la manciata di flussi extragalattici noti in un campione statistico, consentendo misurazioni di precisione della materia oscura in un'ampia gamma di tipi di galassie e ambienti .