Una galassia grande e polverosa nel giovane Universo

Oggetti analoghi potrebbero essere comuni anziché l’eccezione

Rappresentazione artistica dell'antica galassia A1689-zD1. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

A1689-zD1 è una galassia attiva, sede d’intensa formazione stellare, leggermente meno luminosa e meno massiccia della Via Lattea. Sin qui nulla di strano se non fosse per la distanza di circa 13 miliardi di anni luce. A1689-zD1è infatti una galassia che osserviamo nel giovane Universo a ridosso dell’epoca della reionizzazione.

Osservato con l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), l’oggetto esibisce caratteristiche non comuni per una galassia tanto giovane, come la significativa quantità di gas freddo e neutro nelle regioni esterne e i deflussi di quello caldo e ionizzato dalle regioni centrali.

Immagine composita che riunisce immagini radio di A1689-zD1, ottenute con ALMA (mostrato in arancione/rosso), con quelle ottiche catturate dal Telescopio Spaziale Hubble (HST), mostrato in blu/bianco. 
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/H. Akins (Grinnell College), B. Saxton NRAO/AUI/NSF

Scrutando nell’ammasso di galassie

A1689-zD1 si trova nel bel mezzo dell’ammasso Abell 1689, ma solo prospetticamente perché quell’imponente agglomerato di galassie è molto più vicino a noi. Tuttavia è stata una fortuna perché tale circostanza ha favorito l’identificazione e l’osservazione grazie all’effetto lente gravitazionale (lensing) esercitato dall’ammasso. In altre parole, l’ammasso si è comportato come un telescopio aggiuntivo, permettendo di intensificare di nove volte la luce proveniente dalla lontana galassia.

I risultati sono stati presentati nel corso del 240° Meeting dell’American Astronomical Society (AAS) in California nel corso di una conferenza tenuta dall’autore principale della ricerca, il giovane studente Hollis Akins.

Un ingrandimento dell’immagine ottenuta da HST con evidenziata la debole A1689-zD1, visibile per l’amplificazione operata dall’effetto lente gravitazionale.

Come una macchina del tempo

Osservare questa galassia è come fare un vero tuffo nel passato a bordo di una macchina del tempo e permette di vedere l’aspetto di una giovane galassia, ben diversa da quelle più mature (e vicine) che osserviamo nell’Universo vicino. Ciononostante, A1689-zD1 mostra già caratteri che si notano in oggetti più evoluti e permette di far luce su una face cruciale dell’evoluzione galattica.

Sin dalla sua scoperta nel 2007, gli scienziati hanno continuato a studiare la galassia come possibile esempio di precursore delle galassie normali come la nostra.

A1689-zD1 si trova nell’universo primordiale, solo 700 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa è l’era in cui le galassie stavano appena iniziando a formarsi“, dice Akins. “Quello che stiamo vedendo in queste nuove osservazioni è la prova di processi che possono contribuire all’evoluzione di quelle che chiamiamo galassie normali rispetto a quelle massicce. Ancora più importante, questi processi sono quelli che non credevamo applicati a queste galassie normali“.

A1689-zD1 nei dati di Alma: poco più di una macchiolina in cui comunque sono presenti importanti informazioni. Bisogna avere rispetto per questa immagine, certamente non spettacolare come certe immagini di galassie vicine o altre ottenute con Alma, perché quella luce ha viaggiato per 13 miliardi di anni quando le galassie erano ancora in formazione!

Una grande riserva di gas

A1689-zD1 sembra avere, infatti, molto gas disponibile per la formazione stellare e parte di questo materiale è già arricchito con elementi prodotti dalla prima generazione di stelle. Mediante Alma il gruppo di astronomi ha identificato un vasto alone arricchito di carbonio intorno alla giovane galassia. Questo significa che la formazione stellare stia procedendo intensamente forse guidata da eventi di fusione.

Il gas di carbonio che abbiamo osservato in questa galassia si trova in genere nelle stesse regioni dell’idrogeno neutro, cioè il luogo in cui tendono a formarsi nuove stelle”, continua Akins. “Se questo è il caso di A1689-zD1, la galassia è probabilmente molto più grande di quanto si pensasse in precedenza. È anche possibile che questo alone sia un residuo di precedenti attività galattiche, come fusioni che hanno esercitato complesse forze gravitazionali sulla galassia portando all’espulsione di molto gas neutro a tali grandi distanze”.

Potrebbe non essere un’eccezione

In ogni caso tutto questo potrebbe non essere l’eccezione ma la regola per galassie così antiche, benché non osservato in precedenza. La scoperta potrebbe avere quindi forti implicazioni nello studio dell’evoluzione galattica in generale.

L’emissione del gas di carbonio in A1689-zD1 è molto più estesa di quanto osservato con il telescopio spaziale Hubble, e questo potrebbe significare che le prime galassie non sono così piccole come sembrano”, afferma Seiji Fujimoto, coautore dello studio. “Se effettivamente le prime galassie sono più grandi di quanto credessimo in precedenza, ciò avrebbe un impatto importante sulla teoria della formazione e dell’evoluzione delle galassie nell’universo primordiale“.

Il gruppo ha anche osservato deflussi di gas caldo e ionizzato dal centro verso l’esterno della galassia. Solitamente il fenomeno è prodotto da buchi neri o da numerose esplosioni stellari, ed è probabile che sia correlato all’alone di carbonio freddo.

La più distante

Confermata nel 2015, A1689-zD1 sarebbe la galassia polverosa più lontana conosciuta. Questi tipi di strutture sono stati osservati in galassie meno antiche, ma riscontrarle in un oggetto così primitivo potrebbe essere indicativo di un fenomeno comune anche nelle galassie più piccole più antiche. Capire l’origine di tali processi in una galassia così giovane è fondamentale per capire come avviene la formazione stellare nell’universo primordiale.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 296 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.