Un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Tohoku ha encontrado una galaxia satélite enana extremadamente débil de la Vía Láctea. El descubrimiento del equipo es parte de la Encuesta Estratégica de Subaru en curso utilizando Hyper Suprime-Cam. El satélite llamado Virgo I, se encuentra en la dirección de la constelación de Virgo. En la magnitud absoluta de -0,8 en la banda de ondas ópticas, bien puede ser la galaxia satélite más tenue que se haya encontrado hasta ahora. Su descubrimiento sugiere la presencia de una gran cantidad de satélites enanos aún no detectados en el halo de la Vía Láctea y proporciona información importante sobre la formación de galaxias a través del ensamblaje jerárquico de materia oscura.

En la actualidad, Se han identificado unas 50 galaxias satélite de la Vía Láctea. Aproximadamente 40 de ellas son débiles y difusas y pertenecen a la categoría de las llamadas "galaxias esferoidales enanas" (Figura 2). Muchas galaxias enanas descubiertas recientemente, especialmente aquellos observados en estudios fotométricos sistemáticos como el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y el Dark Energy Survey (DES) son muy débiles con luminosidad absoluta en la banda de ondas ópticas por debajo de -8 de magnitud. Estas son las llamadas "galaxias enanas ultra débiles". Sin embargo, búsquedas previas hicieron uso de telescopios con un diámetro de 2,5 a 4 metros, por lo que solo se identificaron satélites relativamente cercanos al Sol o aquellos con magnitudes más altas. Los que están más distantes o tenues en el halo de la Vía Láctea aún no se han detectado (Figura 3).

La combinación de la gran apertura del Telescopio Subaru de 8.2 metros y el instrumento Hyper Suprime-Cam (HSC) de gran campo de visión es muy poderosa en este estudio. Permite una búsqueda eficiente de satélites enanos muy débiles en grandes áreas del cielo. El primer paso para buscar una nueva galaxia enana es identificar una densidad excesiva de estrellas en el cielo, utilizando datos fotométricos. Lo siguiente es evaluar que la apariencia demasiado densa no se debe a la línea de visión o yuxtaposiciones accidentales de campos densos no relacionados, pero es realmente un sistema estelar. El método estándar para hacer esto es buscar una distribución característica de estrellas en el diagrama de color-magnitud (comparable al diagrama de Hertzsprung-Russell (paneles central e izquierdo de la Figura 4)). Las estrellas en un campo general no muestran patrones particulares en este diagrama (panel derecho de la Figura 4).

Encontrar Virgo I

Daisuke Homma, estudiante de posgrado en la Universidad de Tohoku, encontré a Virgo I bajo la guía de su consejero, Masashi Chiba, y sus colaboradores internacionales. "Hemos examinado cuidadosamente los primeros datos del Subaru Strategic Survey con HSC y encontramos una aparente sobredensidad de estrellas en Virgo con una significación estadística muy alta, mostrando un patrón característico de un antiguo sistema estelar en el diagrama de color-magnitud, ", dijo." Sorprendentemente, este es uno de los satélites más débiles, con magnitud absoluta de -0,8 en la banda de ondas ópticas. Esta es de hecho una galaxia porque se extiende espacialmente con un radio de 124 años luz, sistemáticamente más grande que un cúmulo globular con una luminosidad comparable ".

Los satélites enanos más débiles identificados hasta ahora eran Segue I, descubierto por SDSS (-1.5 mag) y Cetus II en DES (0.0 mag). Cetus II aún no se ha confirmado, ya que es demasiado compacto como una galaxia. Virgo I puede que, en última instancia, resulte ser el más débil jamás descubierto. Se encuentra a una distancia de 280, 000 años luz del sol, y una galaxia tan remota con un brillo tenue no ha sido identificada en estudios previos. Está más allá del alcance de SDSS, que ha examinado previamente la misma zona en la dirección de la constelación de Virgo (Figura 5).

Según Chiba, el líder de este proyecto de búsqueda, el descubrimiento tiene profundas implicaciones. "Este descubrimiento implica cientos de débiles satélites enanos que esperan ser descubiertos en el halo de la Vía Láctea, ", dijo." ¿Cuántos satélites hay realmente allí y qué propiedades tienen? nos dará una pista importante para comprender cómo se formó la Vía Láctea y cómo contribuyó la materia oscura a ella ".

Uso de HSC para rastrear la formación de galaxias

Se cree que la formación de galaxias como la Vía Láctea se desarrolla a través del ensamblaje jerárquico de materia oscura, formando halos oscuros, ya través de la subsiguiente caída de gas y formación de estrellas afectadas por la gravedad. Los modelos estándar de formación de galaxias en el contexto de la llamada teoría de la materia oscura fría (CDM) predicen la presencia de cientos de pequeños halos oscuros que orbitan en un halo oscuro del tamaño de la Vía Láctea y un número comparable de satélites compañeros luminosos. Sin embargo, sólo se han identificado decenas de satélites. Esto está muy por debajo de un número predicho teórico, que es parte del llamado "problema de satélites perdidos". Los astrónomos pueden necesitar considerar otros tipos de materia oscura además del MDL o invocar la física bariónica que suprime la formación de galaxias para explicar el déficit en el número de satélites. Otra posibilidad es que hayan visto solo una fracción de todos los satélites asociados con la Vía Láctea debido a varios sesgos de observación. El problema sigue sin resolverse.

Una de las motivaciones para el Estudio Estratégico de Subaru usando HSC es aumentar las observaciones en la búsqueda de satélites de la Vía Láctea. Los primeros datos de esta encuesta son los que llevaron al descubrimiento de Virgo I. Este programa continuará explorando áreas mucho más amplias del cielo y se espera que encuentre más satélites como Virgo I. Estos pequeños compañeros que se descubrirán en un futuro cercano pueden cuéntanos mucho más sobre la historia de la formación de la Vía Láctea.