Dopo aver trovato le eccezioni, ora arriva “la regola”: secondo uno studio pubblicato su Mnras, le prime galassie che si formavano nell’universo avevano una forma poco definita, irregolare, caotica, mentre le strutture a disco ordinate si sarebbero formate in seguito. Una conclusione che si basa sui dati del telescopio spaziale Webb, che ha consentito di analizzare più di 250 galassie quando l’universo aveva tra gli 800 milioni e 1,5 miliardi di anni.
Usando il telescopio spaziale James Webb, un gruppo di astronomi guidato dall’Università di Cambridge ha catturato l’immagine più dettagliata mai ottenuta di come si sono formate le galassie poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, scoprendo che erano molto più caotiche e disordinate di quelle che vediamo oggi. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Stsci, B. Robertson (Uc Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA)
Hanno fatto molto scalpore alcune notizie, firmate perlopiù James Webb, che negli ultimi anni riportavano la scoperta di galassie a disco incredibilmente ordinate e stabili già nell’universo primordiale. Le eccezioni, appunto. Casi isolati, magari numerosi, ma non rappresentativi della popolazione di galassie che dominava l’universo in quel periodo. Almeno questo è quanto sostengono gli autori del nuovo studio, che invece hanno selezionato un campione vasto con galassie di diversa età, massa e in una fase di formazione stellare attiva. I risultati suggeriscono che le galassie sono diventate gradualmente più calme e ordinate man mano che l’universo è evoluto. Nell’universo primordiale, invece, la formazione stellare e le instabilità gravitazionali avrebbero provocato una tale turbolenza che molte galassie hanno faticato a stabilizzarsi.
«Non vediamo solo pochi casi eccezionali: questa è la prima volta che siamo riusciti a osservare un’intera popolazione contemporaneamente», dice la prima autrice Lola Danhaive, del Kavli Institute for Cosmology di Cambridge. «Abbiamo riscontrato enormi variazioni: alcune galassie stanno iniziando a stabilizzarsi in una rotazione ordinata, ma la maggior parte è ancora caotica, con gas che si espande e si muove in tutte le direzioni».
Ecco quindi “la regola”: la maggior parte delle 250 galassie osservate erano sistemi turbolenti e disordinati, non ancora organizzati in dischi rotanti uniformi come la Via Lattea. Per analizzare il campione, Danhaive e i suoi collaboratori hanno usato lo strumento NirCam del telescopio spaziale Webb in “modalità grism” (una modalità raramente utilizzata) per catturare la luce debole dell’idrogeno ionizzato emessa dalle galassie lontane come conseguenza del processo di formazione di nuove stelle. Gli spettri ottenuti sono poi stati abbinati a immagini di archivio provenienti da altre indagini dello stesso telescopio, e analizzati per misurare come si muoveva il gas all’interno di ciascuna galassia.
Trovare una popolazione di galassie disordinate nell’universo lontano è un risultato rassicurante, non solo per gli autori dell’articolo. I risultati precedenti, infatti, che riportavano la scoperta di galassie ordinate e stabili nell’universo primordiale, non si inserivano armonicamente nei modelli cosmologici che spiegano la nascita e l’evoluzione delle strutture cosmiche nell’universo. Questi risultati, invece, sono molto più in linea con la teoria. E, oltretutto, le galassie studiate appartengono a un’epoca importantissima e ancora poco indagata. Possibile, oggi, proprio grazie al telescopio Webb.
«Questo lavoro contribuisce a colmare il divario tra l’epoca della reionizzazione e il cosiddetto mezzogiorno cosmico, quando la formazione stellare raggiunse il suo apice», spiega infatti Danhaive. «Mostra come gli elementi costitutivi delle galassie siano gradualmente passati da ammassi caotici a strutture ordinate e come si siano formate galassie come la Via Lattea».
Per saperne di più:
- Leggi su Mnras l’articolo “The dawn of disks: unveiling the turbulent ionised gas kinematics of the galaxy population at ∼ 4 − 6 with JWST/NIRCam grism spectroscopy“, di A Lola Danhaive, Sandro Tacchella, Hannah Übler, Anna de Graaff, Eiichi Egami, Benjamin D Johnson, Fengwu Sun, Santiago Arribas, Andrew J Bunker, Stefano Carniani, Gareth C Jones, Roberto Maiolino, William McClymont, Eleonora Parlanti, Charlotte Simmonds, Natalia C Villanueva, William M Baker, Daniel T Jaffe, Daniel Eisenstein, Kevin Hainline, Jakob M Helton, Zhiyuan Ji, Xiaojing Lin, Yichen Liu, Dávid Puskás, Marcia Rieke, Pierluigi Rinaldi, Brant Robertson, Jan Scholz, Christina C Williams e Christopher N A Willmer