Gli astronomi hanno osservato una galassia che improvvisamente ha smesso di formare nuove stelle più di 13 miliardi di anni fa.
Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, un team internazionale di astronomi guidato dall'Università di Cambridge ha individuato una galassia "morta" quando l'universo aveva appena 700 milioni di anni, la più antica galassia mai osservata.
Sembra che questa galassia abbia vissuto velocemente e sia morta giovane:la formazione stellare è avvenuta rapidamente e si è fermata quasi altrettanto rapidamente, il che è inaspettato per una fase così precoce dell'evoluzione dell'universo. Tuttavia, non è chiaro se lo stato "spento" di questa galassia sia temporaneo o permanente e cosa abbia causato la cessazione della formazione di nuove stelle.
I risultati, riportati sulla rivista Nature , potrebbe essere importante per aiutare gli astronomi a capire come e perché le galassie smettono di formare nuove stelle e se i fattori che influenzano la formazione stellare sono cambiati nel corso di miliardi di anni.
"Le prime centinaia di milioni di anni dell'universo furono una fase molto attiva, con molte nubi di gas che collassavano per formare nuove stelle", ha detto Tobias Looser del Kavli Institute for Cosmology, il primo autore dell'articolo. "Le galassie hanno bisogno di una grande quantità di gas per formare nuove stelle, e l'universo primordiale era come un buffet a volontà."
"È solo più tardi nell'universo che iniziamo a vedere le galassie smettere di formare stelle, che ciò sia dovuto a un buco nero o qualcos'altro", ha detto il coautore Dr. Francesco D'Eugenio, anche lui del Kavli Institute for Cosmology.
Gli astronomi ritengono che la formazione stellare possa essere rallentata o fermata da diversi fattori, i quali faranno morire di fame la galassia del gas di cui ha bisogno per formare nuove stelle. Fattori interni, come un buco nero supermassiccio o il feedback della formazione stellare, possono spingere il gas fuori dalla galassia, provocando un rapido arresto della formazione stellare. In alternativa, il gas può essere consumato molto rapidamente dalla formazione stellare, senza essere prontamente reintegrato dal gas fresco proveniente dai dintorni della galassia, con conseguente fame della galassia.
"Non siamo sicuri che qualcuno di questi scenari possa spiegare ciò che abbiamo visto con Webb", ha affermato il professor Roberto Maiolino, coautore.
"Fino ad ora, per comprendere l'universo primordiale, abbiamo utilizzato modelli basati sull'universo moderno. Ma ora che possiamo vedere molto più indietro nel tempo e osservare che la formazione stellare si è estinta così rapidamente in questa galassia, i modelli basati sull'universo moderno potrebbe dover essere rivisitato."
Utilizzando i dati di JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), gli astronomi hanno determinato che questa galassia ha vissuto un breve e intenso periodo di formazione stellare in un periodo compreso tra 30 e 90 milioni di anni. Ma tra 10 e 20 milioni di anni prima del momento in cui fu osservata con Webb, la formazione stellare si fermò improvvisamente.
"Tutto sembra accadere più velocemente e in modo più drammatico nell'universo primordiale, e ciò potrebbe includere il passaggio delle galassie da una fase di formazione stellare a una fase dormiente o spenta", ha affermato Looser.
Gli astronomi hanno già osservato galassie morte nell'universo primordiale, ma questa galassia è la più antica finora:appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang, più di 13 miliardi di anni fa. Questa osservazione è una delle più profonde mai fatte con Webb.
Oltre ad essere la più vecchia, questa galassia ha anche una massa relativamente bassa, più o meno la stessa della Piccola Nube di Magellano (SMC), una galassia nana vicino alla Via Lattea, sebbene la SMC stia ancora formando nuove stelle. Altre galassie spente nell'universo primordiale erano molto più massicce, ma la sensibilità migliorata di Webb consente di osservare e analizzare galassie più piccole e più deboli.
Gli astronomi dicono che, sebbene sembri morta al momento dell'osservazione, è possibile che nei circa 13 miliardi di anni successivi questa galassia sia tornata in vita e abbia iniziato a formare nuove stelle.
"Stiamo cercando altre galassie come questa nell'universo primordiale, che ci aiuteranno a porre alcuni vincoli su come e perché le galassie smettono di formare nuove stelle", ha detto D'Eugenio. "Potrebbe darsi che le galassie nell'universo primordiale 'muoiano' e poi ritornino in vita:avremo bisogno di più osservazioni per aiutarci a capirlo."
Ulteriori informazioni: Una galassia recentemente estinta 700 milioni di anni dopo il Big Bang, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07227-0
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Università di Cambridge
