La nostra comprensione di come si formano le galassie e della natura della materia oscura potrebbe essere completamente sconvolta dopo le nuove osservazioni di una popolazione stellare più grande della Via Lattea risalente a più di 11 miliardi di anni fa che non dovrebbe esistere.
Un articolo pubblicato oggi su Nature dettaglia i risultati utilizzando nuovi dati provenienti dal James Webb Space Telescope (JWST). I risultati mostrano che una galassia massiccia nell’universo primordiale – osservata 11,5 miliardi di anni fa (uno spostamento verso il rosso cosmico di 3,2) – ha una popolazione di stelle estremamente antica formata molto prima – 1,5 miliardi di anni prima nel tempo (uno spostamento verso il rosso di circa 11). L'osservazione capovolge i modelli attuali, poiché non si è accumulata abbastanza materia oscura in concentrazioni sufficienti per favorirne la formazione.
L'illustre professore Karl Glazebrook della Swinburne University of Technology ha guidato lo studio e il team internazionale, che ha utilizzato il JWST per osservazioni spettroscopiche di questa massiccia galassia quiescente.
"Abbiamo inseguito questa particolare galassia per sette anni e abbiamo passato ore a osservarla con i due più grandi telescopi sulla terra per capire quanti anni avesse. Ma era troppo rossa e troppo debole e non siamo riusciti a misurarla. Alla fine, abbiamo dovuto lasciare la Terra e utilizzare il JWST per confermarne la natura."
La formazione delle galassie è un paradigma fondamentale alla base dell’astrofisica moderna e prevede un forte calo del numero di galassie massicce nei primi tempi cosmici. Galassie quiescenti estremamente massicce sono state osservate già da uno a due miliardi di anni dopo il Big Bang, il che mette in discussione i modelli teorici precedenti.
L'illustre professor Glazebrook ha lavorato con importanti ricercatori di tutto il mondo, tra cui il dottor Themiya Nanayakkara, il dottor Lalitwadee Kawinwanichakij, il dottor Colin Jacobs, il dottor Harry Chittenden, il professore associato Glenn G Kacprzak e il professore associato Ivo Labbe del Centro di astrofisica e supercalcolo di Swinburne .
"Si è trattato in gran parte di un lavoro di squadra, dalle rilevazioni del cielo a infrarossi che abbiamo iniziato nel 2010 che ci hanno portato a identificare questa galassia come insolita, alle nostre molte ore sul Keck e sul Very Large Telescope dove abbiamo provato, ma non siamo riusciti a confermarlo, fino a quando infine l'ultimo anno in cui abbiamo dedicato enormi sforzi per capire come elaborare i dati JWST e analizzare questo spettro."
La dottoressa Themiya Nanayakkara, che ha condotto l'analisi spettrale dei dati JWST, afferma:"Stiamo ora andando oltre ciò che era possibile per confermare i più antichi mostri massicci quiescenti che esistono nelle profondità dell'universo. Ciò spinge i confini della nostra attuale comprensione di come le galassie si formano ed evolvono. La domanda chiave ora è come si formano così velocemente nelle prime fasi dell'universo, e quali misteriosi meccanismi portano a impedire loro di formare stelle all'improvviso quando lo fa il resto dell'universo."
La professoressa associata Claudia Lagos del nodo dell'Università dell'Australia occidentale del Centro internazionale per la ricerca sulla radioastronomia (ICRAR) è stata fondamentale nello sviluppo della modellazione teorica dell'evoluzione delle concentrazioni di materia oscura per lo studio.
"La formazione delle galassie è in gran parte dettata da come si concentra la materia oscura", afferma. "Avere queste galassie estremamente massicce così presto nell'universo sta ponendo sfide significative al nostro modello standard di cosmologia. Questo perché non pensiamo che strutture di materia oscura così massicce da ospitare queste galassie massicce abbiano ancora avuto il tempo di formarsi. Ulteriori osservazioni sono necessari per capire quanto possano essere comuni queste galassie e per aiutarci a capire quanto siano veramente massicce."
Glazebrook spera che questa possa essere una nuova apertura per la nostra comprensione della fisica della materia oscura, affermando:"JWST ha trovato prove crescenti della formazione precoce di galassie massicce. Questo risultato stabilisce un nuovo record per questo fenomeno. Sebbene sia molto sorprendente , è solo un oggetto, ma speriamo di trovarne altri e, se lo facciamo, questo sconvolgerà davvero le nostre idee sulla formazione delle galassie."
Ulteriori informazioni: Karl Glazebrook et al, Una galassia massiccia che ha formato le sue stelle a z ~ 11, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07191-9. Su arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2308.05606
Informazioni sul giornale: Natura , arXiv
Fornito da Swinburne University of Technology
