Immagine concettuale di MACS1149-JD1 che si forma e ruota per accelerare nell'Universo primordiale. Credito:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Man mano che i telescopi sono diventati più avanzati e potenti, gli astronomi sono stati in grado di rilevare galassie sempre più lontane. Queste sono alcune delle prime galassie che si sono formate nel nostro universo e che hanno cominciato ad allontanarsi da noi mentre l'universo si espandeva. Infatti, maggiore è la distanza, più velocemente una galassia sembra allontanarsi da noi. È interessante notare che possiamo stimare la velocità con cui si muove una galassia e, a sua volta, quando si è formata in base a quanto "spostata verso il rosso" appare la sua emissione. Questo è simile a un fenomeno chiamato effetto Doppler, in cui gli oggetti che si allontanano da un osservatore emettono la luce che appare spostata verso lunghezze d'onda maggiori (da cui il termine "redshift") all'osservatore.
Il telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situato nel mezzo del deserto di Atacama in Cile, è particolarmente adatto per osservare tali spostamenti verso il rosso nelle emissioni delle galassie. Recentemente, un team di ricercatori internazionali tra cui il professor Akio Inoue e lo studente laureato Tsuyoshi Tokuoka dell'Università di Waseda, in Giappone; Dr. Takuya Hashimoto presso l'Università di Tsukuba, Giappone; il professor Richard S. Ellis all'University College di Londra; e il dottor Nicolas Laporte, un ricercatore presso l'Università di Cambridge, nel Regno Unito, ha osservato le emissioni spostate verso il rosso di una galassia lontana, MACS1149-JD1 (di seguito JD1), che li ha portati ad alcune conclusioni interessanti. "Oltre a trovare un elevato spostamento verso il rosso, vale a dire galassie molto distanti, lo studio del loro movimento interno di gas e stelle fornisce motivazione per comprendere il processo di formazione delle galassie nel primo universo possibile", spiega Ellis. I risultati del loro studio sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal Letters .
La formazione della galassia inizia con l'accumulo di gas e procede con la formazione di stelle da quel gas. Con il tempo, la formazione stellare progredisce dal centro verso l'esterno, si sviluppa un disco galattico e la galassia acquisisce una forma particolare. Man mano che la formazione stellare continua, le stelle più nuove si formano nel disco rotante mentre le stelle più vecchie rimangono nella parte centrale. Studiando l'età degli oggetti stellari e il movimento delle stelle e del gas nella galassia, è possibile determinare lo stadio di evoluzione raggiunto dalla galassia.
Dopo il Big Bang vennero le prime galassie. A causa dell'espansione dell'universo, queste galassie si stanno allontanando da noi. Ciò fa sì che le loro emissioni vengano spostate verso il rosso (spostate verso lunghezze d'onda più lunghe). Studiando questi spostamenti verso il rosso, è possibile caratterizzare il "movimento" all'interno delle galassie così come la loro distanza. In un nuovo studio, gli astronomi della Waseda University hanno ora rivelato un probabile moto di rotazione di una galassia così lontana. Credito:Università Waseda
Conducendo una serie di osservazioni per un periodo di due mesi, gli astronomi hanno misurato con successo piccole differenze nello "spostamento verso il rosso" da una posizione all'altra all'interno della galassia e hanno scoperto che JD1 soddisfaceva il criterio per una galassia dominata dalla rotazione. Successivamente, hanno modellato la galassia come un disco rotante e hanno scoperto che riproduceva molto bene le osservazioni. La velocità di rotazione calcolata era di circa 50 chilometri al secondo, che è stata confrontata con la velocità di rotazione del disco della Via Lattea di 220 chilometri al secondo. Il team ha anche misurato il diametro di JD1 a soli 3.000 anni luce, molto più piccolo di quello della Via Lattea a 100.000 anni luce di diametro.
Il significato del loro risultato è che JD1 è di gran lunga la più distante e, quindi, la prima fonte mai trovata che abbia un disco rotante di gas e stelle. Insieme a misurazioni simili di sistemi più vicini nella letteratura di ricerca, ciò ha permesso al team di delineare lo sviluppo graduale delle galassie rotanti su oltre il 95% della nostra storia cosmica.
Inoltre, la massa stimata dalla velocità di rotazione della galassia era in linea con la massa stellare precedentemente stimata dalla firma spettrale della galassia e proveniva principalmente da quella di stelle "mature" che si formarono circa 300 milioni di anni fa. "Questo dimostra che la popolazione stellare in JD1 si è formata in un'epoca ancora precedente dell'era cosmica", afferma Hashimoto.
"La velocità di rotazione di JD1 è molto più lenta di quella che si trova nelle galassie in epoche successive e nella nostra galassia, ed è probabile che JD1 sia in una fase iniziale di sviluppo di un movimento rotatorio", afferma Inoue. Con il telescopio spaziale James Webb lanciato di recente, gli astronomi ora intendono identificare le posizioni di stelle giovani e più vecchie nella galassia per verificare e aggiornare il loro scenario di formazione della galassia.
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