Gli astronomi hanno scoperto la Grande Ruota, una galassia sorprendente

Eccezionalmente grande e dalla forma a disco stranamente regolare per essere così antica, questa galassia primordiale che dista 12 miliardi di anni luce da noi può insegnarci molto sull’evoluzione di queste strutture fondamentali dell’universo
di Themiya Nanayakkara/The Conversation
www.lescienze.it

Le profonde osservazioni del James Webb Space Telescope (JWST) hanno rivelato una galassia eccezionalmente grande nell’universo primordiale. Si tratta di un gigante cosmico la cui luce ha viaggiato per oltre 12 miliardi di anni per arrivare fino a noi. L’abbiamo soprannominata la Grande Ruota (Big Wheel) e le nostre scoperte sono state pubblicate su “Nature Astronomy”.

Questa galassia a disco gigante è esistita nei primi due miliardi di anni dopo il big bang, il che significa che si è formata quando l’universo aveva appena il 15 per cento della sua età attuale. Questa scoperta mette in discussione le nostre conoscenze sulla formazione delle galassie.

Che cos’è una galassia a disco?

Immaginate una galassia come la nostra Via Lattea: una struttura piatta e rotante composta da stelle, gas e polveri, spesso circondata da un esteso alone di materia oscura non visibile.

Le galassie a disco hanno in genere chiari bracci a spirale che si estendono verso l’esterno da una densa regione centrale. La nostra stessa Via Lattea è una galassia a disco, caratterizzata da bellissimi bracci a spirale che si avvolgono intorno al suo centro.

Lo studio delle galassie a disco, come la Via Lattea e la Grande Ruota recentemente scoperta, ci aiuta a scoprire come le galassie si formano, crescono ed evolvono nel corso di miliardi di anni.

Questi studi sono particolarmente significativi, perché la comprensione di galassie simili alla nostra può fornire approfondimenti sulla storia cosmica della nostra casa galattica.

Una gigantesca sorpresa

In passato pensavamo che i dischi delle galassie si formassero gradualmente nel corso di un lungo periodo: o attraverso il gas che fluisce dolcemente nelle galassie dallo spazio circostante, o attraverso la fusione con galassie più piccole.

Di solito, le fusioni rapide tra galassie interrompono le delicate strutture a spirale, trasformandole in forme più caotiche. Tuttavia, la Grande Ruota è riuscita a crescere rapidamente fino a raggiungere dimensioni sorprendenti senza perdere la sua caratteristica forma a spirale. Ciò mette in discussione le idee a lungo sostenute sulla crescita delle galassie giganti.

Le nostre osservazioni dettagliate del JWST mostrano che la Grande Ruota è paragonabile per dimensioni e velocità di rotazione alle più grandi galassie “super-spirali” dell’universo attuale. Le sue dimensioni sono tre volte superiori a quelle di galassie simili di quell’epoca ed è una delle galassie più massicce osservate nel cosmo primordiale.

Infatti, la sua velocità di rotazione la colloca tra le galassie all’estremità superiore della cosiddetta relazione Tully-Fisher, un legame ben noto tra la massa stellare di una galassia e la sua velocità di rotazione.

È sorprendente che, pur essendo insolitamente grande, la Grande Ruota stia crescendo attivamente a un ritmo simile a quello di altre galassie della stessa età cosmica.

Una parte dello spazio insolitamente affollata
Ciò che rende questo fenomeno ancora più affascinante è l’ambiente in cui si è formata la Grande Ruota.

Si trova in una regione dello spazio insolitamente affollata, dove le galassie sono stipate l’una accanto all’altra, dieci volte più dense rispetto alle aree tipiche dell’universo. Questo ambiente denso ha probabilmente fornito le condizioni ideali perché la galassia crescesse rapidamente. Probabilmente ha subito fusioni abbastanza delicate da permettere alla galassia di mantenere la sua forma di disco a spirale.

Inoltre, il gas che affluisce nella galassia dev’essersi allineato bene con la sua rotazione, consentendo al disco di crescere rapidamente senza essere interrotto. Insomma, una combinazione perfetta.

Una scoperta fortunata

Scoprire una galassia come la Grande Ruota era incredibilmente improbabile. Secondo gli attuali modelli di formazione delle galassie, avevamo meno del due per cento di possibilità di trovarla nella nostra indagine.

Quindi, la nostra scoperta è stata fortunata, probabilmente perché l’abbiamo osservata in una regione eccezionalmente densa, molto diversa dai tipici ambienti cosmici.

Oltre alla sua misteriosa formazione, il destino finale della Grande Ruota è un’altra domanda intrigante. Dato l’ambiente denso, future fusioni potrebbero alterare significativamente la sua struttura, trasformandola potenzialmente in una galassia di massa paragonabile a quelle più grandi osservate negli ammassi vicini, come la Vergine.

Le galassie primordiali osservate dal JWST non infrangono le leggi della cosmologia, ma piegano quelle dell’astrofisica

di Jonathan O’Callaghan/Scientific American
La scoperta della Grande Ruota ha svelato un altro mistero dell’universo primordiale, dimostrando che i nostri attuali modelli di evoluzione delle galassie devono ancora essere perfezionati.

Con ulteriori osservazioni e scoperte di galassie primordiali massicce come la Grande Ruota, gli astronomi saranno in grado di svelare altri segreti su come l’universo ha costruito le strutture che vediamo oggi.

L’autore
Themiya Nanayakkara è lead astronomer al Centro dati australiano James Webb al Politecnico di Swinburne, in Australia