Alaknanda, una delle ultime scoperte del James Webb Space Telescope (Jwst), è una galassia a spirale formatasi quando il cosmo aveva solo 1.5 miliardi di anni: un’epoca in cui si pensava fosse impossibile trovare galassie con una struttura regolare. Il suo nome deriva da un fiume himalayano che scorre come corso gemello del Gange assieme al fiume Mandakini, nome in hindi per la Via Lattea – nome quanto mai appropriato, vista la somiglianza tra la forma di Alaknanda e quella della nostra galassia. La scoperta è firmata da due ricercatori indiani, Rashi Jain e Yogesh Wadadekar, del National Centre for Radio Astrophysics presso il Tata Institute of Fundamental Research (Ncra-Tifr) di Pune.
Si tratta di una scoperta sorprendente, poiché si pensava che le galassie a spirale come la nostra, con due bracci simmetrici e ben definiti, dette spirali grand design, impiegassero miliardi di anni per formarsi. L’opinione prevalente sostiene che le galassie primordiali debbano apparire irregolari e disordinate, ancora impegnate in un caotico processo di assemblaggio che richiede molto tempo. Infatti il gas che compone la galassia deve fluire costantemente dallo spazio circostante e depositarsi in un disco rotante, a quel punto onde lente, dette onde di densità, possono perturbare il disco per scolpire i bracci a spirale, mentre l’intero sistema deve rimanere indisturbato da violente collisioni con altre galassie.
Immagine della galassia a spirale Alaknanda (riquadro), osservata nelle bande Jwst a lunghezza d’onda più corta. Sono visibili anche diverse galassie luminose in primo piano, nell’ammasso Abell 2744. Crediti: Nasa/Esa/Csa, I. Labbe/R. Bezanson/Alyssa Pagan (Stsci), Rashi Jain/Yogesh Wadadekar (Ncra-Tifr)
Alaknanda si unisce quindi al corpus di scoperte del Jwst che stanno rivoluzionando le teorie riguardanti i processi e la storia dell’universo primordiale. La galassia possiede già due ampi bracci a spirale avvolti attorno a una regione centrale luminosa e arrotondata, il bulge, che si estende per circa 30mila anni luce e dà continuamente vita a nuove stelle, a un ritmo pari a circa 60 volte la massa del Sole ogni anno. Le osservazioni suggeriscono che metà delle stelle di Alaknanda sembrerebbe essersi formata in soli 200 milioni di anni: un battito di ciglia in termini di tempo cosmico.
«Alaknanda ha la maturità strutturale che associamo a galassie più vecchie di miliardi di anni», dice Rashi Jain, autrice principale dello studio. «Trovare un disco a spirale così ben organizzato in quest’epoca ci dice che i processi fisici che guidano la formazione delle galassie – l’accrescimento del gas, la sedimentazione del disco e, forse, lo sviluppo di onde di densità a spirale – possono operare in modo molto più efficiente di quanto prevedano i modelli attuali. Questo ci sta costringendo a ripensare il nostro quadro teorico».
Queste informazioni sono state ricavate da Jain e Wadadekar grazie all’analisi delle immagini estremamente dettagliate di Alaknanda scattate dal Jwst sfruttando l’effetto della lente gravitazionale dell’Ammasso di Pandora, enorme ammasso di galassie – situato fra noi e Alaknanda – che piega e amplifica la luce proveniente da oggetti cosmici distanti sullo sfondo. L’analisi è stata effettuata attraverso ben 21 filtri diversi, ognuno dei quali rivelava una diversa porzione della luce della galassia. Questa ricchezza di dati, parte delle survey Uncover e MegaScience del Jwst, ha permesso ai ricercatori di stimare con insolita precisione la distanza della galassia, il contenuto della polvere, il numero di stelle presenti nella galassia e la velocità con cui si sono formate nuove stelle nel tempo.
Gli scienziati si confronteranno ora su come si siano potuti formare in così poco tempo i bracci a spirale di Alaknanda. Una possibilità è che la galassia sia cresciuta attirando costantemente flussi di gas freddo, consentendo alle onde di densità di scolpire naturalmente le forme a spirale. Un’altra è che l’incontro gravitazionale con una galassia compagna più piccola abbia dato origine ai bracci, sebbene tali spirali indotte tendano a svanire rapidamente. Future osservazioni con gli strumenti spettroscopici del Jwst o con il telescopio Atacama Large Millimeter Array (Alma), in Cile, potrebbero misurare la velocità di rotazione della galassia e mostrare se il suo disco si muove in modo ordinato o turbolento, aiutando a distinguere tra questi scenari. Man mano che il Jwst continua a scrutare più a fondo lo spazio e il tempo, emergeranno sicuramente altre galassie come Alaknanda, ognuna delle quali rappresenterà un nuovo indizio sullo sviluppo iniziale sorprendentemente rapido dell’universo.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrphysics l’articolo “A grand-design spiral galaxy 1.5 billion years after the Big Bang with JWST” di Rashi Jain e Yogesh Wadadekar