Appariva, due anni fa, poco più di unpuntinoluminoso se visto dal telescopio spazialeHubble: ora il nuovo telescopio JamesWebbrivela che l’oggetto denominatoGz9p3è unagalassiadigrandi dimensioni, molto più del previsto, nonché fra le piùantichemai osservate.
Noi vediamo Gz9p3 come appariva510 milioni di anni dopo il Big Bang, verificatosi secondo le stime più recenti13,8 miliardi di anni fa, e come altre galassie primordiali si presentapiù massicciadi quanto in precedenza si ritenesse possibile in questa fase della vita dell’universo. A dirla tutta questa galassia èmoltopiù massiccia: anchedieci volte piùrispetto ad altre galassie risalenti alla stessa epoca osservate dal Webb, tanto da ospitare miliardi di stelle: per un paragone, la nostra Via Lattea con i suoi tredici miliardi di anni di età ne contiene circa 200 miliardi (calcolo medio sulle stime).
Quali possono essere le spiegazioni di questoenigma nell’enigma? Una parziale risposta potrebbe essere fornita dall’analisi delle immagini dirette ottenute dal JWST, con i ricercatori che hanno rilevatouna forma insolitae la presenza didue macchie luminoseidentificate comedensi nuclei: “L’immagine JWST della galassia mostra una morfologia tipicamente associata adue galassie interagenti. E lafusionenon è terminata perché vediamo ancora due componenti”, spiega Kitt Boyett dell’Università di Melbourne, fra gli autori della ricerca. “Quando due oggetti massicci si uniscono in questo modo di fatto eliminano parte della materia nel processo. Quindi, questa materia scartata suggerisce che quella che abbiamo osservato sia una delle fusioni più distanti mai viste.”
Le galassie più antiche finora osservate risalgono a circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang
Il team ha sondato le caratteristiche della popolazione stellare: le stelle piùgiovanipresentano solitamenteuna luminosità superiorerispetto a quelle più anziane, risaltando maggiormente nelle immagini:
“Per esempio una popolazione giovane e brillante nata dalla fusione delle galassie e che ha meno di qualche milione di anni supera una popolazione più anziana che ha già oltre 100 milioni di anni” continua Boyett.
Laspettroscopiapuò fornirci la composizione della stella osservata: una volta consumato tuttol’idrogenoessa inizia a bruciarel’eliogenerato di conseguenza, creando a sua volta elementi più pesanti che in tale contesto astronomico sono definitimetalli. Le stelle più ricche di metalli sono quindi piùanzianerispetto a quelle che mostrano massicce quantità di idrogeno oppure di elio.
Grazie agli strumenti del telescopio Webb i ricercatori hanno analizzato più nello specifico glielementipesantinella popolazione di stelle più vecchie di Gz9p3, in particolaresilicio, carbonio e ferro(l’elemento piùpesanteestabilesintetizzabile all’interno di una stella): giunte alla fine della loro vita, le stelle esplodono nel fenomeno chiamatosupernovarilasciando questi elementi pesanti nell’universo, elementi che si possono poi addensare fino alla nascita di una stella diseconda generazione(com’è proprio il nostroSole).
Nel caso di Gz9p3 il team ha però scoperto una popolazione di stelle anziane assaipiù estesadi quanto si ritenesse possibile: se il processo di vita, morte e rinascita delle stelle via via più ricche di metalli è un ciclo noto da tempo fra gli astronomi, quanto osservato implica le galassie possano essere diventatechimicamente maturecon più rapidità rispetto a quanto finora ipotizzato.
“Queste osservazioni forniscono la prova di unrapido ed efficiente incremento di stelle e metallinel periodo immediatamente successivo al Big Bang legato alle fusioni di galassie in corso, dimostrando che galassie massicce con diversi miliardi di stelle esistevano prima del previsto” commenta Boyett.
Galassie di grandi dimensioni e buchi neri già supermassicci agli albori dell’universo sono fra gli enigmi più intriganti per gli astronomi
Quando una galassia è isolata il processo di formazione stellare è relativamente lento e lineare, terminando con l’esaurimento delle scorte di gas e polveri disponibili.
Ma nel caso di galassie vicine fra di loro entra in giocol’interazione, a partire dalla reciprocaattrazione gravitazionaleche può portare a una collisione e conseguente fusione (come accadrà frala Via Lattea e Andromeda) che innesta, grazie all’afflusso di nuovo gas, a un periodo dirapida creazione di stelledenominato in gergostarburst. Grazie alla fusione fra due galassie la popolazione stellare si accresce quindi in modo veloce potendo persino riprendere dopo che si era arrestata. Questa sorta dicannibalizzazionereciproca oppure diassorbimento di piccole galassieda parte di quelle più grandi (ancora, è anche questo il caso della Via Lattea stessa che secondo studi recenti ne avrebbe inglobata una di massa inferiore) tali interazioni sono molto diffuse nell’universo e all’origine della maggior parte delle grandi galassie.
Le osservazioni di Gz9p3 suggeriscono questa modalità di accumulo rapido di massa e incremento della popolazione stellare costituisse un fattore molto più importante del previsto già nell’universo primordiale: “Queste osservazioni di Gz9p3 mostrano che le galassie erano in grado diaccumulare massa rapidamente nell’universo primordialeattraverso fusioni, con efficienze di formazione stellare superiori a quanto ci aspettassimo”, spiega Boyett. “Questa e altre osservazioni effettuate utilizzando il JWST stanno inducendo gli astrofisici a modificare la loro modellizzazione dei primi anni dell’universo.
“La nostra cosmologia non è necessariamente sbagliata, ma probabilmente lo è la nostra comprensione della velocità con cui si sono formate le galassie, perché sono più massicce di quanto avessimo mai creduto possibile.”
La ricercaA massive interacting galaxy 510 million years after the Big Bangè stata pubblicata il 7 marzo sulla rivista Nature Astronomy.
