Un team internazionale di astronomi ha, per la prima volta, individuato un enorme, galassia inattiva da un'epoca in cui l'Universo aveva solo 1,65 miliardi di anni.

Gli astronomi si aspettano che la maggior parte delle galassie di quest'epoca siano pesciolini di piccola massa, alacremente a formare stelle. Però, questa galassia è "un mostro" e inattiva, secondo il professor Karl Glazebrook, Direttore del Centro di Astrofisica e Supercalcolo di Swinburne, che guidava la squadra.

I ricercatori hanno scoperto che in un breve periodo di tempo questa enorme galassia, noto come ZF-COSMOS-20115, ha formato tutte le sue stelle (tre volte più della nostra Via Lattea di oggi) attraverso un evento estremo di esplosione di stelle. Ma ha smesso di formare stelle solo un miliardo di anni dopo il Big Bang per diventare una galassia quiescente o "rossa e morta", comune oggi nel nostro Universo, ma non dovrebbe esistere in questa epoca antica.

La galassia è anche piccola ed estremamente densa, ha 300 miliardi di stelle stipate in una regione dello spazio della stessa dimensione della distanza dal Sole alla vicina Nebulosa di Orione.

Gli astrofisici stanno ancora discutendo su come le galassie smettano di formare stelle. Fino a poco tempo fa, i modelli suggerivano che galassie morte o "pepite rosse" come questa dovrebbero esistere solo da circa tre miliardi di anni dopo il Big Bang.

"Questa scoperta stabilisce un nuovo record per la prima galassia rossa massiccia. È una scoperta incredibilmente rara che pone una nuova sfida ai modelli di evoluzione delle galassie per accogliere l'esistenza di tali galassie molto prima nell'Universo, "dice il professor Glazebrook.

Questa ricerca si basa su un precedente studio di Swinburne che suggeriva che tali galassie morte potrebbero esistere basandosi sulla ricerca di oggetti rossi fiochi in immagini nel vicino infrarosso estremamente profonde.

In questo ultimo studio, gli astronomi hanno usato i telescopi W M Keck alle Hawaii per confermare le firme di queste galassie, attraverso il nuovo e unico spettrografo MOSFIRE. Hanno preso spettri profondi a lunghezze d'onda del vicino infrarosso per cercare le caratteristiche definitive che indicano la presenza di vecchie stelle e la mancanza di formazione stellare attiva.

"Abbiamo usato il telescopio più potente del mondo, ma avevamo ancora bisogno di fissare questa galassia per più di due notti per rivelare la sua straordinaria natura, " co-autore Professor Vy Tran, della Texas A&M University, dice.

Anche con grandi telescopi come il Keck con uno specchio di 10 metri, è necessario un lungo tempo di osservazione per rilevare righe di assorbimento molto deboli rispetto alle righe di emissione più prominenti generate da galassie attive che formano stelle.

"Raccogliendo abbastanza luce per misurare lo spettro di questa galassia, decifriamo la narrazione cosmica di quali stelle ed elementi sono presenti in queste galassie e costruiamo una linea temporale di quando hanno formato le loro stelle, "dice il professor Tran.

Il tasso di formazione stellare osservato di questa galassia produce meno di un quinto della massa del Sole all'anno in nuove stelle, ma al suo apice 700 milioni di anni prima questa galassia si è formata 5000 volte più velocemente.

"Questa enorme galassia si è formata come un petardo in meno di 100 milioni di anni, proprio all'inizio della storia cosmica, "dice il professor Glazebrook.

"Ha fatto rapidamente un oggetto mostruoso, poi altrettanto improvvisamente si è spento e si è spento. Quanto a come ha fatto questo possiamo solo speculare. Questa rapida vita e morte così presto nell'Universo non è prevista dalle nostre moderne teorie sulla formazione delle galassie".

Co-autore Dr Corentin Schreiber dell'Università di Leiden, che per primo ha misurato lo spettro, ipotizza che questi primi petardi siano oscurati dietro un velo di polvere e che le future osservazioni con telescopi a onde submillimetriche li individueranno.

"Le onde sub-millimetriche sono emesse dalla polvere calda che blocca altra luce e ci dirà quando sono esplosi questi petardi e quanto è stato importante il loro ruolo nello sviluppo dell'universo primordiale, "dice il dottor Schreiber.

Con il lancio del James Webb Space Telescope nel 2018, gli astronomi saranno in grado di ricostruire grandi campioni di queste galassie morte grazie alla sua elevata sensibilità, grande specchio, e il vantaggio di non avere atmosfera nello spazio.

Questa ricerca è stata pubblicata in Natura .