Il Mistero delle Massicce Galassie Primordiali

07 Dic 2017 Il Mistero delle Massicce Galassie Primordiali

Osservazioni realizzate con il telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno permesso di scoprire due sorprendenti galassie massicce strapiene di stelle, già esistenti in un’epoca in cui il cosmo aveva meno di un miliardo di anni. La scoperta suggerisce che all’alba dell’Universo galassie più piccole fossero in grado di assemblarsi per formare grandi galassie piuttosto rapidamente. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

Gli astronomi ritengono che le prime galassie, che si sono formate poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, siano simili sotto certi aspetti ad alcune delle galassie nane che osserviamo oggi nel vicino Universo. Galassie nane che in seguito si sarebbero fuse per andare a formare galassie più grandi. Tuttavia le osservazioni di ALMA ci portano indietro nel tempo, a quest’antica epoca in cui, a quanto pare, già esistevano galassie massicce, tanto da identificare due galassie giganti visibili quando l’Universo aveva solo 780 milioni di anni, circa il 5 percento della sua età attuale. ALMA ha rivelato inoltre che queste galassie misteriose e insolitamente grandi sono annidate all’interno di una struttura cosmica ancora più massiccia, un alone di materia oscura migliaia di miliardi di volte più massiccio del Sole.

Le due galassie sono così vicine, a meno della distanza tra la Terra e il centro della nostra galassia, che presto si fonderanno per formare la galassia più grande mai osservata in quel remoto periodo della storia cosmica. Questa scoperta fornisce nuovi, fondamentali indizi sull’emergere di grandi galassie primordiali e sul ruolo che la materia oscura gioca nell’assemblare le strutture più massicce dell’Universo.

“Con queste straordinarie osservazioni di ALMA gli astronomi stanno guardando le galassie più massicce conosciute entro il primo miliardo di anni di età dell’Universo, durante il processo di assemblaggio”, ha detto Dan Marrone dell’University of Arizona, primo autore dello studio pubblicato su Nature. Osserviamo queste galassie durante un periodo della storia cosmica noto come Epoca della Reionizzazione, quando gran parte dello spazio intergalattico era avvolto in una nebbia opaca di freddo idrogeno gassoso. Quando si formarono sempre più stelle e galassie, la loro radiazione permise la ionizzazione dell’idrogeno presente tra le galassie, liberando in questo modo dalle nebbie oscure l’Universo che osserviamo oggi.

Le galassie studiate dal team, note come SPT0311-58, erano state originariamente identificate come singola sorgente dal South Pole Telescope. Queste prime osservazioni avevano indicato che l’oggetto era molto distante e brillava in luce infrarossa, il che implicava che fosse estremamente polveroso e probabilmente sede di un’intensa formazione stellare. Successive osservazioni di ALMA hanno rivelato la distanza e la doppia natura dell’oggetto, risolvendo chiaramente una coppia di galassie. Per realizzare le osservazioni ALMA è stato importante il contributo del fenomeno della lente gravitazionale, che agisce quando un oggetto massiccio in primo piano, come una galassia o un ammasso di galassie, distorce e amplifica la luce di galassie più distanti.

I dati hanno rivelato dettagli intriganti sulle galassie, dimostrando che la più grande delle due sta formando stelle ad un tasso di ben 2900 masse solari per anno. Inoltre contiene circa 270 miliardi di volte la massa del Sole e quasi 3 miliardi di masse solari in polvere, una quantità davvero considerevole, considerando la giovane età. Gli astronomi hanno determinato che la rapida formazione stellare di questa galassia è stata innescata da un incontro ravvicinato con la sua compagna leggermente più piccola, che ospita circa 35 miliardi di masse solari in stelle e sta aumentando il suo tasso di inrensa formazione stellare al ritmo straordinario di 540 masse solari per anno.

I ricercatori fanno notare che le galassie di questa epoca sono più “disordinate” rispetto a quelle che osserviamo nell’Universo vicino. Le loro forme più confuse potrebbero essere dovute a vaste riserve di gas che piovono su di loro e alle loro interazioni e fusioni in corso con le vicine. Le nuove osservazioni hanno anche permesso agli scienziati di dedurre la presenza di un alone di materia oscura davvero gigantesco che circonda entrambe le galassie.

“La nostra speranza è di trovare più oggetti come questo, forse persino più distanti, per comprendere meglio questa popolazione di galassie estremamente prolifiche e polverose e la loro relazione con il resto della popolazione di galassie in quell’epoca”, ha concluso Joaquin Vieira dell’University of Illinois.
[ Barbara Bubbi ]
https://phys.org/news/2017-12-alma-massive-primordial-galaxies-vast.html

Nell’immagine impressione artistica di galassie del giovane Universo
Credit: NRAO/AUI/NSF; D. Berry

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