Recenti osservazioni del James Webb Space Telescope (JWST) hanno rivelato che le prime galassie dell’universo erano lontane dalle strutture ben organizzate che vediamo oggi. Invece, queste prime galassie erano fasci di gas turbolenti e caotici, sottoposti a periodi di intensa formazione stellare e influenzati da buchi neri supermassicci in rapida crescita. Ciò dipinge un quadro vivido di una “era disordinata” nella storia cosmica.
Osservazione delle galassie all’alba cosmica
Un team di astronomi, guidato da Lola Dunhaive dell’Università di Cambridge, ha utilizzato lo strumento NIRCam del JWST per studiare 272 piccole galassie, risalenti a un periodo compreso tra 800 milioni e 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang. La luce proveniente da queste galassie distanti ha impiegato miliardi di anni per raggiungerci, fornendo una finestra unica sulle fasi iniziali dell’universo – un periodo noto come Alba Cosmica (da 50 milioni a 1 miliardo di anni dopo il Big Bang) che ha preceduto il Mezzogiorno Cosmico (da 2 a 3 miliardi di anni dopo il Big Bang), quando la formazione stellare raggiunse il suo apice.
La natura turbolenta delle prime galassie
Le osservazioni hanno mostrato che, a differenza dei dischi di gas e stelle a rotazione regolare prevalenti nelle galassie vicine, il movimento del gas in queste galassie primordiali era turbolento. Invece di girare attorno ai propri centri in correnti ordinate, il gas scorreva in più direzioni, creando vortici caotici, onde d’urto e ammassi irregolari di materia. Il team ha descritto queste prime galassie come “all’alba dei dischi”, che attraversavano molteplici fasi di instabilità prima di stabilizzarsi nelle strutture ordinate che osserviamo oggi.
Fattori che contribuiscono al caos
Diversi fattori hanno contribuito a questo stato turbolento:
- Formazione stellare rapida: Le stelle appena nate, come gli esseri umani appena nati, possono essere irregolari. Queste giovani stelle emettevano potenti venti stellari ed esplosioni di radiazioni ad alta energia, distruggendo le nubi di gas circostanti nel luogo in cui si erano formate.
- Gas intergalattico più denso: Poiché l’universo si è espanso a partire dal Big Bang, era un luogo più piccolo e più denso poco prima del Mezzogiorno Cosmico. Ciò significava che più gas intergalattico fluiva nelle galassie primordiali, alimentando ulteriormente la turbolenza.
- Buchi neri supermassicci: I buchi neri supermassicci al centro di queste galassie si nutrivano attivamente di gas, espellevano materia e radiazioni e contribuivano all’ambiente caotico.
- Dimensioni più piccole: Rispetto alle galassie dell’universo attuale, queste galassie primordiali erano relativamente piccole (da 100 milioni a 10 miliardi di volte la massa del nostro sole), il che significa che eventi come esplosioni di formazione stellare e l’attività dei buchi neri avevano un impatto proporzionalmente maggiore sulla loro stabilità.
Eccezioni e ricerca futura
Mentre la maggior parte delle galassie analizzate nello studio hanno mostrato un comportamento turbolento, alcune hanno mostrato segni di stabilità precedente, tendendo ad essere più grandi e forse più resilienti. Queste osservazioni confermano in gran parte le previsioni dei modelli esistenti di evoluzione galattica, consolidando il legame tra osservazione e teoria.
Dunhaive e i suoi colleghi intendono combinare le loro osservazioni sull’idrogeno ionizzato con le prossime osservazioni di gas freddo e polvere, consentendo una comprensione più completa della struttura e dell’evoluzione di queste galassie primordiali. “Con più dati, saremo in grado di monitorare come questi sistemi turbolenti si sono cresciuti e sono diventati le graziose spirali che vediamo oggi”, spiega Sandro Tacchella, coautore dello studio. I nuovi dati riveleranno di più sulle strutture e sui percorsi evolutivi di queste antiche galassie in formazione.
Lo studio offre una preziosa visione delle condizioni dinamiche e spesso caotiche che caratterizzavano l’universo primordiale e sottolinea il ruolo fondamentale che il JWST svolge nel svelare i misteri dell’evoluzione cosmica.
