Gli astronomi scoprono un'antica galassia “morta”.

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Giampaolo Lettiere
Giampaolo Lettiere
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Gli astronomi hanno scoperto la più antica galassia inattiva chiamata Jades-GS-Z7-01-QU durante le osservazioni condotte dal telescopio spaziale James Webb. Questa è la seconda straordinaria scoperta di una galassia inattiva dopo il 2019. Successivamente, i ricercatori hanno scoperto la più grande galassia “morta” fino ad oggi, XMM-2599.

Appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang, circa 13,8 miliardi di anni fa, la formazione di nuove stelle in una piccola galassia si fermò improvvisamente. Ciò è dimostrato dalle osservazioni di un gruppo di ricerca internazionale utilizzando il telescopio spaziale James Webb.

La prima galassia dormiente mai scoperta

La galassia, catalogata come Jades-GS-Z7-01-QU, è la prima galassia quiescente o inattiva – chiamata anche galassia “morta” – scoperta finora nell’universo. Il record precedente si è verificato circa 1,2 miliardi di anni dopo il Big Bang, cioè da 14 a 13,8 miliardi di anni fa.

Secondo la teoria del Big Bang, l’universo è emerso da uno stato di calore e densità estremi in un solo istante. Il seme dell'universo era molto più piccolo di un atomo e conteneva tutta la materia e l'energia ora sparse su miliardi di anni luce. Da questa materia è stato creato tutto: il sole e le stelle, la materia e la radiazione, la vita.

Gli astronomi non sanno perché la formazione stellare in Jades-GS-Z7-01-QU si è improvvisamente interrotta. Non si aspettavano che una galassia così “morta” esistesse così presto nell'universo. Tuttavia, è possibile che nuove stelle si formino nuovamente in un’era successiva dell’evoluzione cosmica, affermano gli scienziati nella rivista. “Natura” (“Una galassia che si è recentemente estinta 700 milioni di anni dopo il Big Bang”).


Galassie tranquille senza formazione stellare

Ci sono molte regioni nella nostra Via Lattea dove molte nuove stelle si formano costantemente attraverso la pressione delle nubi di gas. Ma non è così in tutte le galassie. Ci sono anche galassie tranquille che non hanno una formazione stellare significativa. Gli astrofisici non sanno ancora perché esiste questa differenza e da quando nella storia cosmica.



“L'osservazione diretta delle galassie quiescenti nell'universo primordiale è quindi di grande importanza per la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione delle galassie”, spiegano Tobias Loeser dell'Università di Cambridge in Gran Bretagna e i suoi colleghi.

Uno sguardo al passato cosmico

Ecco perché il team ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb per cercare galassie a enormi distanze. Perché in astronomia lo sguardo verso la grande distanza è anche uno sguardo al passato cosmico.

Se la luce proveniente da una galassia impiega dieci miliardi di anni per raggiungere la Terra, i ricercatori vedono quel sistema stellare come appariva dieci miliardi di anni fa.

Fasi dell'evoluzione dell'universo dal Big Bang, circa 14-13,8 miliardi di anni fa. Immagine: NASA/WMAP

13,1 miliardi di anni fa: Galaxy Jades-GS-Z7-01-QU

La luce della galassia Jades-GS-Z7-01-QU, che il team ha ora scoperto, impiega 13,1 miliardi di anni per raggiungere la Terra. I ricercatori stanno esaminando un’era in cui l’universo aveva circa 700-800 milioni di anni.

Come riferiscono Tobias Loeser e colleghi, la galassia emette radiazioni che indicano una breve fase di formazione stellare attiva. La formazione stellare potrebbe aver consumato il gas disponibile nella galassia più velocemente di quanto potrebbe affluire dall’esterno, ipotizzano Loeser e i suoi colleghi.

Oppure la formazione stellare è stata così esplosiva che la radiazione energetica delle giovani stelle calde ha espulso il gas dalla galassia. O forse si è verificata un’esplosione di radiazioni proveniente da un grande buco nero al centro del sistema che ha effettivamente fermato la formazione stellare.

Una piccola galassia della fase iniziale dello spazio

Ciò che sorprende gli astronomi è anche la bassa massa totale di Jades-GS-Z7-01-QU. Ha una massa di circa 500 milioni di masse solari, ed è di dimensioni simili alla Piccola Nube di Magellano, una galassia satellite della Via Lattea.

Tutte le galassie tranquille conosciute finora nel giovane universo sono molto più grandi, con masse che superano i dieci miliardi di masse solari. I ricercatori sottolineano che la massa ridotta potrebbe rendere la galassia particolarmente sensibile agli effetti di feedback che potrebbero portare alla cessazione della formazione stellare.

Il giovane universo era un calderone cosmico

“Nell'universo giovane, tutto sembra essere avvenuto più velocemente e in modo più drammatico”, afferma Tobias Loeser. “In quel momento le galassie potrebbero essere passate più rapidamente dalla formazione stellare alla fase quiescente”.

La presenza di una galassia così massiccia in una data così remota rappresenta una sfida importante per i modelli degli astronomi, aggiunge Gillian Wilson dell'Università della California, Riverside.

XMM-2599: una delle prime galassie mostruose “morte”.

Rappresentazione artistica della galassia “morta” XMM-2599 scoperta nel 2019. Foto: NRAO/AUI/NSF, b. Saxton

Gli astronomi dell’Università della California, Riverside, hanno fatto una scoperta altrettanto sorprendente nel 2019, che includeva anche una galassia “morta”. Un team di astronomi guidato da Benjamin Forrest ha scoperto la galassia morta più massiccia mai vista nell'universo, a cui hanno dato il nome XMM-2599.

È un enorme ammasso di stelle senza alcuna formazione stellare attiva. Lo studio è stato condotto nel febbraio 2020 “Le lettere del diario astrofisico” pubblicato.

La galassia XMM-2599 iniziò a essere inattiva dodici miliardi di anni fa

Come la galassia “morta”, molto più piccola, Jades-GS-Z7-01-QU, la galassia si è formata circa un miliardo di anni dopo il Big Bang ed è quindi considerata un Matusalemme cosmico. Nonostante la sua età avanzata, la galassia gigante contiene un numero record di stelle. Quasi due miliardi di anni dopo il Big Bang – da 12 a 11,8 miliardi di anni fa – XMM-2599 conteneva più di 300 miliardi di masse solari.

Quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni, questa galassia produceva più di mille masse solari di stelle all’anno. Il tasso di formazione stellare è molto alto. La nostra galassia, la Via Lattea, produce solo una stella all'anno nonostante la sua massa di 1,5 trilioni di masse solari.

Per informazioni: Le masse delle stelle e di altri oggetti astronomici più grandi dei pianeti sono inimmaginabilmente grandi. Per approssimare le sue dimensioni, gli astronomi usano il Sole e la sua massa come oggetto di confronto. Quindi, un oggetto con una massa di dieci masse solari ha una massa dieci volte la massa del sole.

Ma poi, XMM-2599 ha improvvisamente interrotto l’intero processo di formazione stellare. L'universo aveva da 2 a 1,8 miliardi di anni. Da allora, la galassia è stata considerata “morta”, cioè inattiva, e la galassia inattiva più massiccia mai vista.

Informazioni: La teoria del Big Bang

La teoria del Big Bang
Secondo la teoria del Big Bang, il nostro universo è emerso da uno stato estremamente caldo e denso – il Big Bang – circa 14-13,8 miliardi di anni fa. “Questa ipotesi presuppone che tutta la materia nell'universo sia stata creata in un unico big bang in un lontano passato”, ha detto l'astronomo e matematico Fred Hoyle (1915-2001).

Punto primordiale
Il seme dell'universo era molto più piccolo di un atomo e conteneva tutta la materia e l'energia ora sparse su miliardi di anni luce. Da questa materia è stato creato tutto: il sole e le stelle, la materia e la radiazione, la vita. Proprio tutto. Ad un certo punto – i fisici non sanno perché – questo spazio piccolo, densamente affollato e inimmaginabilmente caldo iniziò improvvisamente ad espandersi nell’universo. E lo fa ancora oggi.

Scoperta
Fu un prete cattolico il primo a sentire il Big Bang dell'universo e a stabilire così la teoria del Big Bang: il prete gesuita e astrofisico belga Georges Lemaitre (1894-1966). Nel 1927, due anni prima dell'astronomo americano Edwin Hubble (1889-1953), a cui è ancora attribuita la scoperta dell'universo in espansione, Lemaitre pubblicò il suo studio sull'espansione dell'universo.

essendo
Il 25 aprile 1927, il belga Lemaître aveva semplicemente gettato le basi per la nostra immagine moderna di un universo dinamico e in espansione. Il suo studio epocale portava il lungo titolo “Univers Homogene de Masse Constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nebuleuses extra-galactiques” – “Un universo omogeneo di massa costante e raggio crescente come spiegazione della velocità radiale”. “Nebulose extragalattiche” – apparsa negli Atti degli “Annales de la Société Scientifique de Bruxelles”, una rivista di fisica poco conosciuta.

espansione
Basandosi sulla teoria della relatività generale di Albert Einstein (1879-1955) e sulla teoria dell'universo dinamico del matematico russo Alexander Alexandrovich Friedman (1888-1925), giunse alla conclusione che l'universo si espande costantemente nello spazio dopo il suo creazione.

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