Astrônomos utilizzando Telescópio Espacial James Webb (JWST) ha identificato una barra stellare nella massiccia galassia GN20. Observada, appena 1,5 miliardi di anni dopo Big Bang, questa scoperta sfida le aspettative stabilite dal modello standard di formazione delle galassie. Lo studio, condotto da Leindert A. Boogaard, di Universidade di Leiden, è stato presentato al server di prestampa arXiv il 14 maggio, evidenziando un fenomeno precedentemente considerato improbabile in galassie così giovani.
Le stelle Barras sono strutture allungate di stelle che attraversano il centro di una galassia, funzionando come imbuti cosmici. Elas incanala il gas nel nucleo galattico, intensificando la formazione stellare, alimentando i buchi neri centrali e contribuendo alla costruzione di nuclei densi. Nell’universo vicino, queste barre sono comuni, anche in Via Láctea, ma la loro formazione è considerata un processo lento, che impiega miliardi di anni per svilupparsi.
Descoberta e Observação di GN20
La galassia GN20 è un massiccio sistema ricco di gas situato ad uno spostamento verso il rosso di 4, che lo rende distante e debole. Apesar dall’essere avvolto dalla polvere, lo strumento per il medio infrarosso (MIRI) e la fotocamera per il vicino infrarosso (NIRCam) di JWST hanno consentito la penetrazione di questo strato. Gli strumenti di Essas hanno rivelato la struttura interna della galassia con dettagli senza precedenti.
L’analisi isofotografica, che misura il modo in cui la luminosità della galassia si allunga e ruota dal centro verso l’esterno, ha mostrato una struttura a barre taglienti. La barra Esta si estende per sette kiloparsec da un’estremità all’altra. Un’analisi matematica indipendente del modello di luce ha confermato autonomamente il rilevamento. Le immagini Observações submillimetriche ad alta risoluzione provenienti da Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) hanno confermato la presenza di una caratteristica a forma di barra nella polvere mappata, dimostrando un forte allineamento tra la barra stellare e la barra della polvere.
Barra Estelar Desafia Modelos Teóricos
L’individuazione di una barra stellare in GN20 è notevole perché, secondo le teorie esistenti, la sua esistenza dovrebbe essere improbabile per almeno tre ragioni fondamentali. I ricercatori indicano che la galassia primitiva, ricca di gas, avrebbe condizioni sfavorevoli per la formazione di tali strutture.
- Colapso Estrutural:Le stelle Barras che si formano normalmente sono considerate resilienti, ma le condizioni iniziali dell’universo suggerivano che sarebbero collassate sotto il loro stesso peso.
- Tempo da Crescimento:Per far crescere una barra fino a sette kiloparsec occorrerebbero miliardi di anni, un periodo incompatibile con l’età osservata di GN20 (1,5 miliardi di anni dopo Big Bang).
- Supressão da Gás:Secondo i modelli standard, l’abbondante quantità di gas nelle galassie primordiali avrebbe dovuto sopprimere o ritardare la formazione delle barre.
Il team, tuttavia, sottolinea che tutti questi ostacoli possono essere superati dalla presenza di gas altamente turbolento in tutto il disco interno con un’elevata frazione di gas.
Turbulência da Gás e Formação da Barra
La ricerca di Boogaard et al. suggerisce che la chiave per la formazione della barra stellare in GN20 risiede nelle condizioni del suo gas. La turbolenza e l’elevata frazione di gas nel disco interno della galassia avrebbero permesso alla barra di stabilizzarsi e crescere. Esta è una spiegazione cruciale che integra le osservazioni con la teoria, migliorando la nostra comprensione dell’evoluzione iniziale delle galassie.
I ricercatori di Embora menzionano incertezze come la stima della massa stellare della barra e delle regioni del nucleo a causa dell’estrema quantità di polvere, la conclusione principale rimane. Eles afferma che GN20 è un sistema ricco di gas e che la barra stellare è reale. Lo strumento MIRI di JWST è stato determinante nel rendere la polvere trasparente e rivelare queste complesse strutture interne.
Da Implicações a Evolução Galáctica
Osservazioni dettagliate di GN20 indicano anche dove si concentra la formazione stellare. Nel punto in cui la barra incontra il disco esterno meridionale, il gas si accumula e innesca un punto caldo di intensa formazione stellare. Al centro, la barra attira materiale verso l’interno, alimentando un’esplosione stellare nucleare e forse un buco nero supermassiccio. Il fattore Este è probabilmente cruciale per lo straordinario tasso di formazione stellare di GN20, che supera le 1.000 masse solari all’anno.
L’alto tasso di formazione stellare di Essa potrebbe essere guidato dalla barra che convoglia gas e polvere verso il centro, dove innesca un’intensa esplosione stellare nucleare nel disco ricco di gas e alimenta il potenziale nucleo galattico attivo. La scoperta suggerisce che le galassie come GN20 potrebbero non essere semplicemente una fase dell’evoluzione galattica. La formazione stellare guidata dalle barre potrebbe spiegare l’enigma di come le massicce galassie ellittiche morte osservate nell’universo attuale abbiano raggiunto questo stato, e perché alcune di loro sembrano essersi estinte così presto. La scoperta di Este rappresenta un significativo anello mancante nella comprensione dell’evoluzione delle galassie.