Ognuno ha un retroscena, persino la nostra galassia della Via Lattea. E proprio come i social media, l'immagine non è sempre bella come appare sulla superficie attuale, dice Casey Papovich, astronomo della Texas A&M University.

Papovich osserva che le grandi galassie a disco come la nostra Via Lattea non erano sempre ben ordinate, simile a una girandola, strutture a spirale che vediamo oggi nell'universo. Anzi, lui e altri esperti internazionali specializzati nella formazione e nell'evoluzione delle galassie credono che circa 8-10 miliardi di anni fa, i progenitori della Via Lattea e simili galassie a disco/spirale erano più piccoli e meno organizzati, ma molto attivi nella loro giovinezza.

In precedenti ricerche finanziate dalla NASA e dalla National Science Foundation, Papovich e i suoi collaboratori hanno dimostrato che queste versioni più giovani di tali galassie stavano producendo nuove stelle più velocemente che in qualsiasi altro momento della loro vita, suggerendo che devono essere sorprendentemente ricchi di materiale per la formazione di stelle. E adesso, hanno prove convincenti:l'equivalente galattico di una pistola fumante.

Utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) del National Radio Astronomy Observatory, un enorme, radiotelescopio altamente sofisticato situato a 16, 500 piedi di altitudine nell'alto deserto del Cile:un team di astronomi guidato da Papovich ha studiato quattro versioni molto giovani di galassie come la Via Lattea, distanti 9 miliardi di anni luce, il che significa che il team poteva vederli come apparivano circa 9 miliardi di anni fa. Hanno scoperto che ogni galassia era incredibilmente ricca di monossido di carbonio, un noto tracciante di gas molecolare, che è il carburante per la formazione stellare.

I risultati del team sono riportati in un documento pubblicato su arXiv e che sarà pubblicato nel numero inaugurale di Astronomia della natura a gennaio.

"Abbiamo usato ALMA per rilevare le versioni adolescenti della Via Lattea e abbiamo scoperto che tali galassie hanno effettivamente quantità molto più elevate di gas molecolare, che alimenterebbe la rapida formazione stellare, " disse Papovich, autore principale dell'articolo e membro del George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy. "Paragono queste galassie a un adolescente umano che consuma quantità prodigiose di cibo per alimentare la propria crescita durante l'adolescenza".

Oltre a Papovich, il gruppo di ricerca comprende anche gli altri astronomi del Texas A&M Ryan Quadri e Kim-Vy Tran, così come gli astronomi dell'Osservatorio di Leida in Olanda, Swinburne University e Macquarie University in Australia, l'Osservatorio Nazionale di Astronomia Ottica (NOAO), l'Università del Texas ad Austin, Osservatorio di Lione in Francia e Max Plank Institute for Astronomy in Germania.

Sebbene l'abbondanza relativa di gas che forma le stelle sia estrema in queste galassie, Papovich dice che non sono ancora completamente formati e piuttosto piccoli rispetto alla Via Lattea come la vediamo oggi. I nuovi dati ALMA indicano che la stragrande maggioranza della massa in queste galassie è nel gas molecolare freddo piuttosto che nelle stelle, una situazione che secondo Papovich è attualmente invertita nella nostra Via Lattea, dove la massa nelle stelle supera quella nel gas di un fattore da 10 a 1. Queste osservazioni, lui nota, stanno aiutando a costruire un quadro completo di come si è evoluta la materia nelle galassie delle dimensioni della Via Lattea e di come si è formata la nostra galassia.

"La maggior parte delle stelle oggi esiste in galassie come la Via Lattea, quindi studiando come si sono formate le galassie come la nostra, siamo arrivati ​​a capire le posizioni più tipiche delle stelle nell'universo, " disse Papovich, membro dal 2008 del Texas A&M Department of Physics and Astronomy, dove è co-titolare della cattedra di fisica sperimentale Marsha L. '69 e Ralph F. Schilling '68. "La nostra ricerca attuale mostra che le galassie di massa della Via Lattea sembrano accumulare la maggior parte del loro gas durante i loro primi miliardi di anni di storia. A quel punto, hanno la maggior parte del carburante di cui hanno bisogno per produrre le stelle che attualmente racchiudono nel presente."

La presenza di vasti giacimenti di gas conferma le precedenti osservazioni del team che hanno fornito le prime immagini tangibili che mostrano la storia della vita senza precedenti dell'evoluzione della galassia della Via Lattea. Tra gli altri dettagli, il loro studio precedente ha rivelato un tasso di natalità stellare 30 volte superiore a quello che è oggi nella Via Lattea, circa uno all'anno, rispetto a circa 30 ogni anno 9,5 miliardi di anni fa.

"Grazie ad ALMA e ad altri strumenti innovativi che ci consentono di scrutare 9 miliardi di anni nel passato per analizzare galassie che sono probabilmente simili al progenitore della nostra galassia, la Via Lattea, possiamo effettivamente provare ciò che mostrano le nostre osservazioni, " disse Papovich.

Papovich e il suo team di recente hanno ottenuto un tempo più altamente competitivo con ALMA per studiare la temperatura e la densità del gas di formazione stellare, permettendo loro di misurare e mappare le sue transizioni e fasi e idealmente i relativi impatti all'interno delle galassie.

"Questo comincerà a dirci come queste galassie hanno formato le stelle a un ritmo così rapido, rispetto alle condizioni attuali, " Egli ha detto.

Papovich, Quadri e Tran sono tra le circa due dozzine di astronomi di tutto il mondo che hanno trascorso anni a studiare galassie distanti accuratamente selezionate simili in massa al progenitore della nostra Via Lattea che sono state trovate in due indagini del programma del cielo profondo dell'universo, il Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS) e il FourStar Galaxy Evolution Survey (ZFOURGE). Oltre ALMA, la ricerca del team ha utilizzato le osservazioni dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA e dell'Herschel Space Observatory dell'Agenzia spaziale europea. Le immagini Hubble del sondaggio CANDELS hanno anche fornito informazioni strutturali sulle dimensioni delle galassie e su come si sono evolute. Le osservazioni nel lontano infrarosso di Spitzer e Herschel hanno aiutato gli astronomi a tracciare il tasso di formazione stellare.

La carta della squadra, Grandi serbatoi di gas molecolare negli antenati delle galassie di massa della Via Lattea 9 miliardi di anni fa, possono essere visualizzati online insieme alle relative immagini e didascalie.