Trovata la prima galassia in formazione attiva leggera come la giovane Via Lattea

Per la prima volta, il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA ha rilevato e “pesato” una galassia che non solo esisteva circa 600 milioni di anni dopo il Big Bang, ma ha anche una massa simile a quella che potrebbe essere stata la massa della nostra galassia, la Via Lattea, allo stesso stadio di sviluppo. Altre galassie che Webb ha rilevato in questo periodo della storia dell’Universo sono significativamente più massicce. Soprannominata Firefly Sparkle, questa galassia brilla di ammassi stellari – 10 in tutto – ognuno dei quali i ricercatori hanno esaminato in grande dettaglio.

 

 

 

“Non pensavo che sarebbe stato possibile risolvere una galassia che esisteva così presto nell’Universo in così tante componenti distinte, per non parlare di scoprire che la sua massa è simile a quella della nostra galassia quando era in fase di formazione”, ha detto Lamiya Mowla, co-autore principale dell’articolo e assistente professore al Wellesley College in Massachusetts.

Webb è stato in grado di fotografare la galassia in modo sufficientemente dettagliato per due motivi. Uno è un vantaggio del cosmo: un massiccio ammasso di galassie in primo piano ha migliorato radicalmente l’aspetto della galassia lontana attraverso un effetto naturale noto come lente gravitazionale.

E quando combinato con la specializzazione del telescopio nell’imaging ad alta risoluzione della luce infrarossa, Webb ha fornito nuovi dati senza precedenti sul contenuto della galassia.

“Senza il beneficio di questa lente gravitazionale, non saremmo in grado di risolvere questa galassia”, ha detto Kartheik Iyer, co-autore principale e Hubble Fellow della NASA presso la Columbia University di New York.

“Sapevamo di aspettarcelo in base alla fisica attuale, ma è sorprendente che l’abbiamo visto davvero”.

Mowla, che ha individuato la galassia nell’immagine di Webb, è stato attratto dai suoi scintillanti ammassi stellari, perché gli oggetti che brillano in genere indicano che sono estremamente grumosi e complicati.

Poiché la galassia sembra uno “scintillio” o uno sciame di lucciole in una calda notte d’estate, l’hanno chiamata la galassia Firefly Sparkle.

Ricostruire l’aspetto della galassia

Il team di ricerca ha modellato l’aspetto che la galassia avrebbe potuto avere se la sua immagine non fosse stata allungata dalla lente gravitazionale e ha scoperto che assomigliava a una goccia di pioggia allungata. Al suo interno sono sospesi due ammassi stellari verso l’alto e otto verso il basso. 

“La nostra ricostruzione mostra che i grumi di stelle in formazione attiva sono circondati da luce diffusa proveniente da altre stelle non risolte”, ha detto Iyer. “Questa galassia è letteralmente in fase di assemblaggio”.

I dati di Webb mostrano che la galassia Firefly Sparkle è più piccola, rientrando nella categoria delle galassie di piccola massa. Passeranno miliardi di anni prima che costruisca il suo pieno peso e una forma distinta.

“La maggior parte delle altre galassie che Webb ci ha mostrato non sono ingrandite o allungate, e non siamo in grado di vedere i loro ‘mattoni’ separatamente. Con Firefly Sparkle, stiamo assistendo a una galassia che viene assemblata mattone dopo mattone”, ha detto Mowla.

Distese e lucenti, pronte per un’analisi ravvicinata

Poiché l’immagine della galassia è deformata in un lungo arco, i ricercatori hanno facilmente individuato 10 ammassi stellari distinti, che emettono la maggior parte della luce della galassia.

Sono qui rappresentati nei toni del rosa, del viola e del blu. Quei colori nelle immagini di Webb e nei suoi spettri di supporto hanno confermato che la formazione stellare non è avvenuta tutta in una volta in questa galassia, ma è stata scaglionata nel tempo.

“Questa galassia ha una popolazione diversificata di ammassi stellari, ed è notevole che possiamo vederli separatamente in un’età così precoce dell’Universo”, ha detto Chris Willott del National Research Council Canada, co-autore e ricercatore principale del programma di osservazione. “Ogni gruppo di stelle sta subendo una diversa fase di formazione o evoluzione”.

La forma proiettata della galassia mostra che le sue stelle non si sono stabilizzate in un rigonfiamento centrale o in un disco sottile e appiattito, un’altra prova che la galassia si sta ancora formando.

Compagne “luminose”

I ricercatori non possono prevedere come questa galassia disorganizzata si costruirà e prenderà forma nel corso di miliardi di anni, ma ci sono due galassie che il team ha confermato essere “sospese” all’interno di un perimetro stretto e potrebbero influenzare il modo in cui costruisce massa nel corso di miliardi di anni.

Firefly Sparkle si trova a soli 6500 anni luce di distanza dalla sua prima compagna e la seconda è separata da 42.000 anni luce.

Per contestualizzare, la Via Lattea, completamente formata, ha un diametro di circa 100.000 anni luce: tutti e tre entrerebbero al suo interno. Non solo i suoi compagni sono molto vicini, ma i ricercatori pensano anche che orbitino l’uno intorno all’altro.

Ogni volta che una galassia passa accanto a un’altra, il gas si condensa e si raffredda, permettendo a nuove stelle di formarsi in grumi, aumentando le masse delle galassie. 

“È stato a lungo previsto che le galassie nell’Universo primordiale si formino attraverso interazioni successive e fusioni con altre galassie più piccole”, ha detto Yoshihisa Asada, co-autore e studente di dottorato presso l’Università di Kyoto in Giappone. “Potremmo assistere a questo processo in azione“.

“Questa è solo la prima di molte galassie di questo tipo che JWST scoprirà, dato che stiamo solo iniziando a usare questi microscopi cosmici“, ha aggiunto Maruša Bradač, membro del team dell’Università di Lubiana in Slovenia. 

“Proprio come i microscopi ci permettono di vedere i granuli di polline delle piante, l’incredibile risoluzione di Webb e il potere di ingrandimento della lente gravitazionale ci permettono di vedere i piccoli pezzi all’interno delle galassie. Il nostro team sta ora analizzando tutte le galassie primordiali e i risultati puntano tutti nella stessa direzione: dobbiamo ancora imparare molto di più su come si sono formate queste galassie primordiali.“

La ricerca del team si è basata sui dati del CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey di Webb, che include immagini nel vicino infrarosso da NIRCam (Near-InfraRed Camera) e spettri dall’array di microshutter a bordo di NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). I dati CANUCS hanno intenzionalmente coperto un campo che il telescopio spaziale Hubble della NASA ha ripreso come parte del suo programma Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble.

 

 

Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Willott (NRC-Canada), L. Mowla (Wellesley College), K. Iyer (Columbia)