I tre pannelli mostrano, da sinistra a destra, quale potrebbe essere la traiettoria evolutiva di XMM-2599, iniziando come una polverosa galassia formatrice di stelle, poi diventando una galassia morta, e forse finendo come una "galassia a grappolo più luminosa, " o BCG. Credito:NRAO/AUI/NSF/B. Saxton; NASA/ESA/R. Foley; NASA/StScI.
Un team internazionale di astronomi guidati da scienziati dell'Università della California, lungo il fiume, ha trovato un'insolita galassia mostruosa che esisteva circa 12 miliardi di anni fa, quando l'universo aveva solo 1,8 miliardi di anni.
Soprannominato XMM-2599, la galassia formò stelle ad alta velocità e poi morì. Perché improvvisamente ha smesso di formare stelle non è chiaro.
"Anche prima che l'universo avesse 2 miliardi di anni, XMM-2599 aveva già formato una massa di oltre 300 miliardi di soli, rendendola una galassia ultramassiccia, " ha detto Benjamin Forrest, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della UC Riverside e autore principale dello studio. "Più notevolmente, mostriamo che XMM-2599 ha formato la maggior parte delle sue stelle in una frenesia enorme quando l'universo aveva meno di 1 miliardo di anni, e poi divenne inattivo quando l'universo aveva solo 1,8 miliardi di anni."
Il team ha utilizzato osservazioni spettroscopiche dal potente spettrografo multi-oggetto dell'Osservatorio W. M. Keck per l'esplorazione a infrarossi, o MOSFIRE, per effettuare misurazioni dettagliate di XMM-2599 e quantificare con precisione la sua distanza.
I risultati dello studio vengono visualizzati nel Giornale Astrofisico .
"In questa epoca, pochissime galassie hanno smesso di formare stelle, e nessuno è massiccio come XMM-2599, " ha detto Gillian Wilson, un professore di fisica e astronomia all'UCR nel cui laboratorio lavora Forrest. "La semplice esistenza di galassie ultramassicce come XMM-2599 si rivela una vera sfida per i modelli numerici. Anche se galassie così massicce sono incredibilmente rare in quest'epoca, i modelli li prevedono. Le galassie previste, però, ci si aspetta che stiano attivamente formando stelle. Ciò che rende XMM-2599 così interessante, fuori dal comune, e sorprendente è che non forma più stelle, forse perché ha smesso di ricevere carburante o il suo buco nero ha iniziato ad accendersi. I nostri risultati richiedono cambiamenti nel modo in cui i modelli disattivano la formazione stellare nelle prime galassie».
Il team di ricerca ha scoperto che XMM-2599 formava più di 1, 000 masse solari all'anno nelle stelle al culmine dell'attività:un tasso di formazione stellare estremamente elevato. In contrasto, la Via Lattea forma circa una nuova stella all'anno.
"XMM-2599 potrebbe essere un discendente di una popolazione di galassie polverose ad alta formazione stellare nell'universo primordiale che nuovi telescopi a infrarossi hanno scoperto di recente, " disse Danilo Marchesini, professore associato di astronomia alla Tufts University e coautore dello studio.
Il percorso evolutivo di XMM-2599 non è chiaro.
"Abbiamo catturato XMM-2599 nella sua fase inattiva, " Wilson ha detto. "Non sappiamo cosa si trasformerà in al giorno d'oggi. Sappiamo che non può perdere massa. Una domanda interessante è cosa succede intorno ad esso. Col passare del tempo, potrebbe attrarre gravitazionalmente le vicine galassie che formano stelle e diventare una luminosa città di galassie?"
Co-autore Michael Cooper, un professore associato di astronomia all'UC Irvine, ha detto che questo risultato è una forte possibilità.
La foto mostra Gillian Wilson (sinistra) e Benjamin Forrest. Credito:I. Pittalwala, UC Riverside.
"Forse durante i successivi 11,7 miliardi di anni di storia cosmica, XMM-2599 diventerà il membro centrale di uno degli ammassi di galassie più luminosi e massicci dell'universo locale, " ha detto. "In alternativa, potrebbe continuare a esistere isolatamente. Oppure potremmo avere uno scenario che si trova tra questi due risultati".
Al team è stato concesso più tempo all'Osservatorio Keck per dare seguito alle domande senza risposta richieste da XMM-2599.
"Abbiamo identificato XMM-2599 come un candidato interessante solo con l'imaging, " ha detto la coautrice Marianna Annunziatella, un ricercatore post-dottorato presso la Tufts University. "Abbiamo usato Keck per caratterizzare e confermare meglio la sua natura e aiutarci a capire come si formano e muoiono le galassie mostruose. MOSFIRE è uno degli strumenti più efficienti ed efficaci al mondo per condurre questo tipo di ricerca".
