Scoperte misteriose galassie ‘Red Monster’ nell’Universo primordiale

Roma – Identificate tre galassie ultra-massicce, ciascuna quasi grande quanto la Via Lattea, che si erano già formate nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang. La scoperta, descritta oggi sulla rivista Nature, è stata effettuata dal telescopio spaziale James Webb, JWST, nell’ambito del programma FRESCO del JWST, da una squadra internazionale guidata dall’Università di Ginevra, UNIGE, e di cui fa parte anche Stijn Wuyts, dell’Università di Bath nel Regno Unito. I risultati dei ricercatori indicano che la formazione delle stelle nell’Universo primordiale è stata molto più efficiente di quanto si pensasse in precedenza, sfidando i modelli esistenti sulla formazione delle galassie. Il programma si prefiggeva di analizzare sistematicamente un campione completo di galassie a linee di emissione, ELG, entro il primo miliardo di anni di storia cosmica. Le ELG presentano forti linee di emissione nei loro spettri. Per spettro si intende l’intervallo di diverse lunghezze d’onda della luce emessa. Queste linee di emissione appaiono come linee luminose a lunghezze d’onda specifiche, che si stagliano sullo sfondo più scuro dello spettro. La presenza di linee di emissione ha permesso alla squadra di ricerca di definire con precisione le distanze dalle galassie nel campione. A sua volta, la conoscenza precisa delle distanze e delle intensità delle linee di emissione ha permesso ai ricercatori di misurare in modo affidabile la quantità di stelle contenute nelle galassie. Tre si sono distinte per il loro grande contenuto stellare. “Trovare tre bestie così enormi nel campione rappresenta un rompicapo allettante”, ha Wuyts, titolare della cattedra Hiroko Sherwin in astronomia extragalattica presso il Dipartimento di fisica di Bath. “Molti processi nell’evoluzione delle galassie tendono a introdurre un passaggio limitante nella velocità con cui il gas può convertirsi in stelle, eppure in qualche modo questi mostri rossi sembrano aver rapidamente eluso la maggior parte di questi ostacoli”, ha detto Wuyts. Finora si credeva che tutte le galassie si formassero gradualmente all’interno di grandi aloni di materia oscura. Gli aloni di materia oscura catturano il gas, composti da atomi e molecole, in strutture legate gravitazionalmente. In genere, il 20% di questo gas, al massimo, viene convertito in stelle nelle galassie. Tuttavia, le nuove scoperte sfidano questa visione, rivelando che le galassie massicce nell’Universo primordiale potrebbero essere cresciute molto più rapidamente ed efficientemente di quanto si pensasse in precedenza. I dettagli nello studio FRESCO sono stati catturati tramite ‘spettroscopia senza fenditura’ con la Near Infrared Camera di JWST, un metodo di rilevamento che consente di catturare la luce e di scomporla nelle sue lunghezze d’onda costituenti per tutti gli oggetti in un campo visivo. Ciò lo rende un metodo eccellente per misurare distanze accurate e caratteristiche fisiche delle galassie. Le capacità senza pari del JWST hanno permesso agli astronomi di studiare sistematicamente le galassie nell’Universo molto distante e primordiale, fornendo informazioni su galassie massicce e oscurate dalla polvere. Analizzando le galassie, gli scienziati hanno scoperto che la maggior parte di queste si adatta ai modelli esistenti. Tuttavia, hanno anche trovato tre galassie sorprendentemente massicce, con masse stellari paragonabili all’attuale Via Lattea. Queste stanno formando stelle con un’efficienza quasi doppia rispetto alle galassie di massa inferiore della stessa epoca o alle galassie ordinarie di epoche successive nella storia cosmica. Per il loro alto contenuto di polvere, che conferisce a queste tre galassie massicce un aspetto rosso distinto nelle immagini JWST, sono state chiamate i tre Mostri Rossi.”Le nostre scoperte stanno rimodellando la nostra comprensione della formazione delle galassie nell’Universo primordiale”, ha dichiarato Mengyuan Xiao, autore principale dello studio e ricercatore post-dottorato presso l’UNIGE. “Le enormi proprietà di questi mostri rossi erano difficilmente determinabili prima del JWST, poiché sono otticamente invisibili a causa dell’attenuazione della polvere”, ha aggiunto David Elbaz, direttore della ricerca presso il CEA Paris-Saclay e collaboratore di questo progetto. “I nostri risultati evidenziano la straordinaria potenza della spettroscopia NIRCam/grism”, ha sottolineato Pascal Oesch, professore associato presso il Dipartimento di Astronomia dell’UNIGE e ricercatore principale del programma di osservazione. “Lo strumento a bordo del telescopio spaziale ci consente di identificare e studiare la crescita delle galassie nel tempo e di ottenere un quadro più chiaro di come la massa stellare si accumula nel corso della storia cosmica”, ha proseguito Oesch. Sebbene queste scoperte non siano in conflitto con il modello cosmologico standard, sollevano interrogativi sulle teorie di formazione delle galassie nell’Universo primordiale. I modelli attuali potrebbero dover considerare processi unici che hanno permesso a certe galassie massicce primordiali di raggiungere una formazione stellare così efficiente e quindi di formarsi molto rapidamente, molto presto nell’Universo. Future osservazioni con JWST e il telescopio Atacama Large Millimeter Array, ALMA, forniranno, secondo i ricercatori, ulteriori approfondimenti su questi mostri rossi ultra-massicci e riveleranno campioni più grandi di tali fonti. “Questi risultati indicano che le galassie nell’Universo primordiale potrebbero formare stelle con un’efficienza inaspettata. Mentre studiamo queste galassie più in profondità, offriranno nuove intuizioni sulle condizioni che hanno plasmato le epoche più antiche dell’Universo”, ha osservato Xiao. “I Red Monsters sono solo l’inizio di una nuova era nella nostra esplorazione dell’Universo primordiale”, ha continuato Xiao. “Questo è ciò che rende così grandiosa l’astronomia, siamo costantemente sorpresi da nuove scoperte”, ha spiegato Wuyts. “Già nei suoi primi anni di attività, JWST ci ha lanciato un paio di palle curve”, ha notato Wuyts. “In più di un modo, ci ha mostrato che alcune galassie maturano rapidamente durante i primi capitoli della storia cosmica”, ha concluso Wuyts. (30Science.com)