Proprio come dei bambini piccoli che faticano a stare fermi, le galassie nell’universo giovane erano disordinate e turbolente, molto più di quanto gli scienziati avessero mai ipotizzato. Una nuova ricerca condotta con il potente James Webb Space Telescope ha rivelato un’immagine inaspettata dei primi stadi di formazione galattica, mostrando strutture cosmiche agitate e instabili, profondamente diverse dalle galassie mature e ordinate che osserviamo oggi.
Il team di ricerca guidato da Lola Danhaive, dottoranda presso il Kavli Institute for Cosmology dell’Università di Cambridge, ha esaminato più di 250 galassie nell’universo primordiale, in un periodo compreso tra 800 milioni e 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang. Considerando che il cosmo ha circa 13,8 miliardi di anni, questi oggetti rappresentano davvero l’infanzia dell’universo.
I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, hanno portato alla luce quello che i ricercatori definiscono “un filmato disordinato” delle galassie giovani. “La maggior parte della popolazione galattica sta attraversando una fase turbolenta della sua storia evolutiva”, ha spiegato Danhaive. Le galassie studiate non sono dischi stabili e rotanti come la Via Lattea e le sue vicine, ma strutture caotiche dominate da movimenti irregolari e instabilità gravitazionali.
La scoperta ridefinisce la comprensione scientifica dell’evoluzione galattica. Gli studi precedenti erano stati influenzati da un bias di osservazione: gli astronomi tendevano infatti a individuare più facilmente le galassie più grandi e ordinate, che sono più visibili nei telescopi. Il James Webb Space Telescope, grazie alla sua sensibilità senza precedenti nell’infrarosso, ha permesso di osservare anche le galassie più piccole e disordinate, rivelando che nell’universo primordiale la turbolenza era molto più diffusa del previsto.
Ma cosa causava tutto questo caos cosmico? La risposta sta nel gas. “Abbiamo trovato prove che questa turbolenza nel disco galattico è causata da grandi quantità di gas, che alimentano un’intensa formazione stellare e provocano instabilità gravitazionali“, ha precisato la ricercatrice.
La ricerca ha anche tracciato il percorso di trasformazione delle galassie, dalla giovinezza caotica alla maturità ordinata. Nelle fasi iniziali, le galassie attraversavano un’intensa fase di assemblaggio, caratterizzata da forti esplosioni di formazione stellare e abbondanti quantità di gas che disturbavano i movimenti ordinati del disco galattico. Con il passare del tempo cosmico, le galassie hanno accumulato massa e sono diventate più stabili.
Le strutture come la Via Lattea si sono formate più recentemente, negli ultimi miliardi di anni, quando il gas disponibile era stato in gran parte consumato dalle stelle ed era complessivamente diminuito. Una minore quantità di gas fluttuante ha permesso alle galassie mature di crescere e cambiare in modo più fluido rispetto ai tempi turbolenti della giovinezza.
Questo studio non sarebbe stato possibile senza le capacità uniche del James Webb Space Telescope, posizionato in un punto gravitazionalmente stabile nello spazio, lontano dalla luce diffusa della Terra e della Luna. Il telescopio infrarosso può scrutare più in profondità nello spazio rispetto a qualsiasi suo predecessore, scoprendo regolarmente galassie considerate tra le più antiche dell’universo conosciuto.
Secondo Danhaive, l’osservatorio, abbinato alle simulazioni computerizzate, sta aiutando i ricercatori a comprendere meglio la formazione stellare “a scoppi” e il modo in cui il gas influenza la struttura del disco galattico. “Nel complesso, il nostro lavoro apre una finestra sulla dinamica della formazione galattica primordiale”, ha dichiarato.
I prossimi passi della ricerca prevedono lo studio dei flussi di gas in entrata e in uscita nelle singole galassie, tracciando come il gas sia stato arricchito chimicamente nel tempo. I ricercatori si aspettano che il gas in entrata sia meno ricco, o “incontaminato”, mentre il gas in uscita avrà più componenti chimiche, grazie ai contributi delle singole stelle all’interno della galassia.
Esaminare il modo in cui il gas scorre attraverso le galassie potrebbe permettere agli scienziati di capire perché alcune di esse si muovono più velocemente di altre, e svelare ulteriori segreti sui meccanismi che hanno plasmato l’universo che conosciamo. “C’è ancora molto da scoprire con le straordinarie capacità del JWST, e non vediamo l’ora di esplorare molti altri aspetti della formazione galattica primordiale”, ha concluso Danhaive.
