Nuove osservazioni con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno scoperto l'incontro ravvicinato mai visto prima tra due galassie sorprendentemente luminose e massicce nell'universo primordiale. Queste cosiddette galassie starburst iper-luminose sono estremamente rare in questa epoca della storia cosmica, vicino al momento in cui le galassie si sono formate per la prima volta, e possono rappresentare uno degli esempi più estremi di violenta formazione stellare mai osservati.

Gli astronomi hanno catturato queste due galassie interagenti, noti collettivamente come ADFS-27, quando iniziarono il graduale processo di fusione in un unico, galassia ellittica massiccia. Un precedente incontro tra i due ha contribuito a innescare le loro incredibili esplosioni di formazione stellare. Gli astronomi ipotizzano che questa fusione possa alla fine formare il nucleo di un intero ammasso di galassie. Gli ammassi di galassie sono tra le strutture più massicce dell'universo.

"Trovare solo una galassia starburst iper-luminosa è di per sé notevole. Trovare due di queste rare galassie così vicine è davvero sorprendente, " ha detto Dominik Riechers, un astronomo alla Cornell University di Ithaca, New York, e autore principale di un articolo apparso su Giornale Astrofisico . "Considerando la loro estrema distanza dalla Terra e la frenetica attività di formazione stellare al loro interno, è possibile che stiamo assistendo alla più intensa fusione di galassie conosciuta fino ad oggi."

La coppia di galassie ADFS-27 si trova a circa 12,7 miliardi di anni luce dalla Terra in direzione della costellazione del Dorado. A questa distanza, gli astronomi stanno osservando questo sistema come appariva quando l'universo aveva solo circa un miliardo di anni.

Gli astronomi hanno rilevato per la prima volta questo sistema con l'Herschel Space Observatory dell'Agenzia spaziale europea. Appariva come un singolo punto rosso nel rilevamento del cielo australe effettuato dal telescopio. Queste osservazioni iniziali suggerivano che l'oggetto apparentemente debole fosse in realtà sia estremamente luminoso che estremamente distante. Le osservazioni di follow-up con il telescopio Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) hanno confermato queste interpretazioni iniziali e hanno aperto la strada a osservazioni ALMA più dettagliate.

Con la sua maggiore risoluzione e maggiore sensibilità, ALMA ha misurato con precisione la distanza da questo oggetto e ha rivelato che si trattava in realtà di due galassie distinte. L'accoppiamento di galassie altrimenti straordinariamente rare suggerisce che risiedono all'interno di una regione particolarmente densa dell'universo in quel periodo della sua storia, dicevano gli astronomi.

Le nuove osservazioni di ALMA indicano anche che il sistema ADFS-27 ha circa 50 volte la quantità di gas di formazione stellare della Via Lattea. "Molto di questo gas sarà convertito in nuove stelle molto rapidamente, " ha detto Riechers. "Le nostre attuali osservazioni indicano che queste due galassie stanno effettivamente producendo stelle a un ritmo vertiginoso, circa mille volte più veloce della nostra galassia natale."

Le galassie, che apparirebbero piatte, dischi rotanti:sono pieni di stelle blu estremamente luminose e massicce. La maggior parte di questa intensa luce stellare, però, non riesce mai a uscire dalle galassie stesse; c'è semplicemente troppa polvere interstellare oscurante in ciascuno di essi.

Questa polvere assorbe la brillante luce delle stelle, riscaldando fino a quando non si illumina intensamente alla luce infrarossa. Mentre questa luce percorre le vaste distanze cosmiche verso la Terra, la continua espansione dell'universo sposta la luce un tempo infrarossa in lunghezze d'onda millimetriche e submillimetriche più lunghe, tutto grazie all'effetto Doppler.

ALMA è stato appositamente progettato per rilevare e studiare la luce di questa natura, che ha permesso agli astronomi di risolvere la sorgente della luce in due oggetti distinti. Le osservazioni mostrano anche le strutture di base delle galassie, rivelando caratteristiche simili a una coda che sono state sputate durante il loro incontro iniziale.

Le nuove osservazioni indicano anche che le due galassie sono circa 30, 000 anni luce di distanza, si muovono a circa diverse centinaia di chilometri al secondo l'uno rispetto all'altro. Mentre continuano ad interagire gravitazionalmente, ogni galassia alla fine rallenterà e cadrà verso l'altra, probabilmente portando a molti altri incontri ravvicinati prima di fondersi in un unico enorme, galassia ellittica. Gli astronomi si aspettano che questo processo richieda alcune centinaia di milioni di anni.

"A causa della loro grande distanza e polverosità, queste galassie rimangono completamente inosservate alle lunghezze d'onda visibili, " ha osservato Riechers. "Alla fine, speriamo di combinare gli squisiti dati ALMA con future osservazioni a infrarossi con il James Webb Space Telescope della NASA. Questi due telescopi formeranno il "dream team" di un astronomo per comprendere meglio la natura di questo e di altri così eccezionalmente rari, sistemi estremi".