Una galassia morta all’alba dell’universo

Gli astronomi hanno osservato una galassia che ha smesso di formare nuove stelle più di 13 miliardi di anni fa.

Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, un team internazionale di astronomi guidato dall’Università di Cambridge ha individuato una galassia “morta” quando l’universo aveva appena 700 milioni di anni, la più antica galassia morta mai osservata.

Sembra che questa galassia abbia vissuto velocemente e sia morta giovane: la formazione stellare è avvenuta rapidamente e si è fermata quasi altrettanto velocemente, il che è inaspettato per una fase così precoce dell’evoluzione dell’universo. Tuttavia, non è chiaro se lo stato “spento” di questa galassia sia stato temporaneo o permanente, e cosa abbia causato la cessazione della formazione di nuove stelle.

Perchè una galassia muore?

I risultati dello studio, riportati sulla rivista Nature, potrebbero essere importanti per aiutare gli astronomi a capire come e perché le galassie smettono di formare nuove stelle, e se i fattori che influenzano la formazione stellare sono cambiati nel corso di miliardi di anni.

“Le prime centinaia di milioni di anni dell’universo furono una fase molto attiva, con molte nubi di gas che collassavano per formare nuove stelle“, ha detto Tobias Looser del Kavli Institute for Cosmology, il primo autore dell’articolo. “Le galassie hanno bisogno di una ricca fornitura di gas per formare nuove stelle, e l’ universo primordiale era un ricco buffet per questo“.

“È solo più tardi che iniziamo a vedere nell’universo le galassie smettere di formare stelle, che ciò sia dovuto a un buco nero o qualcos’altro“, ha detto il coautore Dr. Francesco D’Eugenio, anche lui del Kavli Institute for Cosmology.

Gli astronomi ritengono che la formazione stellare possa essere rallentata o fermata da diversi fattori, i quali sottraggono alla galassia il gas di cui ha bisogno per formare nuove stelle. Fattori interni, come un buco nero supermassiccio o gli effetti della formazione stellare stessa, possono spingere il gas fuori dalla galassia, provocando un rapido arresto della formazione stellare.

In alternativa, il gas può essere consumato molto rapidamente dalla formazione stellare, senza essere prontamente reintegrato dal gas fresco proveniente dai dintorni della galassia, con conseguente carenza della materia prima necessaria per formare nuove stelle.

“Non siamo sicuri che qualcuno di questi scenari possa spiegare ciò che abbiamo visto con Webb“, ha detto il professor Roberto Maiolino, coautore dello studio.

“Fino ad ora, per comprendere l’universo primordiale, abbiamo utilizzato modelli basati sull’universo moderno. Ma ora che possiamo vedere molto più indietro nel tempo e osservare che la formazione stellare si è estinta così rapidamente in questa galassia, i modelli basati sull’universo moderno potrebbero dover essere rivisitati“.

Utilizzando i dati di JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), gli astronomi hanno determinato che questa galassia ha vissuto un breve e intenso periodo di formazione stellare in un periodo compreso tra 30 e 90 milioni di anni. Ma tra 10 e 20 milioni di anni prima del momento in cui fu osservato con Webb, la formazione stellare si fermò improvvisamente.

“Tutto sembra accadere più velocemente e in modo più drammatico nell’universo primordiale, e ciò potrebbe includere il passaggio delle galassie da una fase di formazione stellare a una fase dormiente o spenta“, ha affermato Looser.

Gli astronomi hanno già osservato galassie morte nell’universo primordiale, ma questa galassia è la più antica finora: appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang, più di 13 miliardi di anni fa. Questa osservazione è una delle più profonde mai fatte con Webb.

Oltre ad essere la più vecchia, questa galassia ha anche una massa relativamente bassa, più o meno la stessa della Piccola Nube di Magellano (SMC), una galassia nana vicino alla Via Lattea, sebbene la SMC stia ancora formando nuove stelle. Altre galassie spente nell’universo primordiale erano molto più massicce, ma la sensibilità migliorata di Webb consente di osservare e analizzare galassie più piccole e più deboli.

Gli astronomi affermano che, sebbene sembri morta al momento dell’osservazione, è possibile che nei circa 13 miliardi di anni successivi questa galassia sia tornata in vita e abbia iniziato a formare nuove stelle.

“Stiamo cercando altre galassie come questa nell’universo primordiale, che ci aiuteranno a porre alcuni vincoli su come e perché le galassie smettono di formare nuove stelle“, ha detto D’Eugenio. “Potrebbe darsi che le galassie nell’universo primordiale ‘muoiano’ e poi ritornino in vita: avremo bisogno di più osservazioni per aiutarci a capirlo.”