Le nostre attuali teorie sull’evoluzione cosmica potrebbero dover essere riviste alla luce di una sorprendente scoperta realizzata grazie al telescopio spaziale James Webb (JWST). Un team internazionale guidato dall’Università di Ginevra (UNIGE) ha identificato galassie che hanno cessato di formare stelle molto prima di quanto previsto, appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang.
Per lungo tempo, gli scienziati credevano che solo galassie attivamente impegnate nella formazione stellare dovessero essere osservate nell’universo primordiale. Tuttavia, il JWST sta rivelando un quadro più complesso, mostrando che alcune galassie hanno interrotto la loro “nascita” di nuove stelle in un’epoca in cui ci si aspettava una crescita rapida.
Questa scoperta nasce dall’analisi di centinaia di spettri ottenuti con il programma RUBIES (the Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey), uno dei più grandi progetti europei per la ricerca extragalattica che utilizza lo strumento NIRSpec del JWST. Tra questi dati, è stata individuata una galassia da record, la più distante galassia massiva quiescente (MQG) mai osservata, con un redshift spettroscopico di 7.29. Questo significa che la luce che vediamo da questa galassia ha viaggiato per miliardi di anni, mostrandoci com’era l’universo appena 700 milioni di anni dopo la sua nascita.
Le galassie normalmente crescono accumulando gas dal mezzo intergalattico circostante e trasformandolo in nuove stelle. Questo processo aumenta la loro massa, portando a un’ulteriore e più efficiente accrescimento di gas e a una formazione stellare accelerata. Tuttavia, questo processo non continua all’infinito; le galassie subiscono un fenomeno chiamato “quenching”, che porta all’arresto della formazione stellare. Nell’universo locale, circa metà delle galassie osservate sono “quiescenti”, “spente” o “rosse e morte”. Appaiono rosse perché non contengono più le giovani e brillanti stelle blu, ma solo stelle rosse più vecchie e piccole.
Si pensava che la formazione di galassie rosse e morte così massicce richiedesse molto tempo, poiché avrebbero dovuto prima accumulare un gran numero di stelle prima che il processo di formazione stellare si interrompesse. La scoperta di RUBIES-UDS-QG-z7, una galassia che ha formato una massa stellare di oltre 10 miliardi di masse solari entro i primi 600 milioni di anni dopo il Big Bang per poi cessare rapidamente la formazione stellare, sfida questa visione.
“Trovare i primi esempi di galassie massive quiescenti (MQG) nell’universo primordiale è fondamentale perché fa luce sui loro possibili meccanismi di formazione”, afferma Pascal Oesch, professore associato presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell’UNIGE e coautore dello studio. La ricerca di questi sistemi è stata un obiettivo primario degli astronomi per anni.
La scoperta di RUBIES-UDS-QG-z7 implica che le galassie massive quiescenti nel primo miliardo di anni dell’universo sono più di 100 volte più abbondanti di quanto previsto da qualsiasi modello attuale. Questo suggerisce che fattori chiave nei modelli teorici, come gli effetti dei venti stellari e la forza dei deflussi alimentati dalla formazione stellare e dai buchi neri massicci, potrebbero dover essere rivisti. In sostanza, le galassie sarebbero “morte” molto prima di quanto questi modelli possano prevedere.
Inoltre, le ridotte dimensioni fisiche di RUBIES-UDS-QG-z7, misurate in soli 650 anni luce, indicano una densità di massa stellare elevata, paragonabile alle densità centrali più alte osservate in galassie quiescenti a redshift leggermente inferiori (z ~2–5). Queste galassie potrebbero evolvere nei nuclei delle galassie ellittiche più antiche e massicce dell’universo locale.
“La scoperta di RUBIES-UDS-QG-z7 fornisce la prima forte prova che i centri di alcune galassie ellittiche massive vicine potrebbero essere già stati formati nei primi centinaia di milioni di anni dell’universo”, conclude Anna de Graaff, principal investigator del programma RUBIES e ricercatrice post-dottorato presso il Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg.
Questa ricerca, pubblicata sulla rivista The Astrophysical Journal, apre nuove entusiasmanti prospettive sulla nostra comprensione dell’evoluzione galattica e sottolinea il ruolo cruciale del telescopio spaziale James Webb nel svelare i misteri dell’universo primordiale. La discrepanza tra le osservazioni e i modelli teorici spinge ora gli scienziati a riconsiderare i processi che portano all’arresto della formazione stellare nelle galassie, aprendo un nuovo capitolo nella nostra esplorazione del cosmo.
Stefano Camilloni
