Il telescopio James Webb rivela venti galattici mortali che spiegano l’estinzione delle stelle nell’universo primordiale
Una ricerca recentemente pubblicata indica che potenti venti spinti dalle stelle sono in grado di annientare le galassie, impedendo la creazione di nuove stelle in un periodo precoce della storia cosmica. Questa scoperta, basata sui dati del James Webb Space Telescope (JWST), offre nuove informazioni sull’evoluzione galattica.
Il processo di collisione tra galassie, che porta alla loro fusione in un’unica struttura massiccia, può provocare anche la “morte” di questi ammassi celesti liberando getti di gas che inibiscono la formazione delle stelle. Questa complessa interazione cosmica ridefinisce la comprensione di come si evolvono le galassie.
Questa dinamica potrebbe far luce su un mistero dell’universo primordiale, dove diverse osservazioni del James Webb Space Telescope (JWST) hanno rilevato galassie che sono diventate sorprendentemente grandi in appena un miliardo di anni dopo il Big Bang. Altrettanto inaspettato, molte di queste galassie avevano già cessato la loro produzione stellare e divennero inattive circa un miliardo di anni dopo.
Anche se in passato si pensava che i venti galattici fossero responsabili dell’”uccisione” delle galassie, agli astronomi mancava una prova diretta che questo processo potesse effettivamente sopprimere la formazione stellare in uno stadio così remoto del cosmo. Ora, un nuovo studio pubblicato il 10 giugno sulla rivista Monthly Notice della Royal Astronomical Society, da un team internazionale, descrive come i flussi di gas generati dalle stelle possono estinguere le galassie, creando le strutture inattive osservate da JWST.
Rilevazione di fughe di gas nell’universo primordiale
Gli scienziati hanno utilizzato JWST insieme al radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situato nel deserto di Atacama in Cile, per studiare il sistema galattico noto come CRISTAL-02 poiché esisteva un miliardo di anni dopo il Big Bang. L’analisi approfondita ha rivelato dettagli cruciali sulla sua attività.
Con una massa stellare che supera quella del Sole di 10 miliardi di volte, CRISTAL-02 rappresenta uno stadio avanzato di una fusione tra più galassie. Inoltre, il sistema è dotato di un gigantesco pennacchio di gas, che si estende per una distanza quasi pari a quella del sistema galattico stesso, e che fugge nello spazio a centinaia di chilometri al secondo.
Questo flusso colossale, che comprende 1,5 miliardi di masse solari, sembra essere guidato da un’intensa esplosione di formazione stellare e dalla morte delle stelle, come spiegano gli autori dello studio. Entrambi i fenomeni si verificano durante le collisioni galattiche, comprimendo grandi nubi di gas e innescando la nascita di nuove stelle, comprese stelle massicce che collassano in violente esplosioni di supernova ogni pochi milioni di anni. Gli intensi venti radioattivi rilasciati da queste giovani stelle e dalle loro sorelle maggiori morenti possono quindi sopprimere la formazione stellare energizzando e disperdendo sacche di gas molecolare freddo prima che possa collassare gravitazionalmente per dare origine a nuove stelle.
“La galassia ha un vento potente che espelle materiale due volte più velocemente di quanto la galassia stessa forma le stelle”, ha detto in una nota Rebecca Davies, astrofisica della Swinburne University of Technology in Australia. Questa osservazione evidenzia l’intensità e l’efficacia di questi venti.
Il sistema galattico CRISTAL-02 potrebbe creare circa 260 nuove stelle di massa solare ogni anno, un tasso tre volte superiore a quello delle galassie di massa ed età simili. Tuttavia, i ricercatori hanno anche scoperto che sta perdendo più di 500 masse solari ogni anno, un tasso 20 volte più veloce di quello osservato nelle tipiche galassie massicce.
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“Non sappiamo molto su come le prime galassie abbiano smesso di formare stelle. Questo lavoro mostra direttamente questo processo in azione”, ha spiegato in una e-mail a WordsSideKick.com Andreas Faisst, un astronomo osservativo del Caltech. Ha aggiunto: “Se il flusso continua, la galassia finirà il gas per formare stelle in meno di 100 milioni di anni: un batter d’occhio in termini astrofisici”.
Prova di un fenomeno cosmico comune
Questa indagine offre un modello per la senescenza galattica, un processo di graduale deterioramento. “Quasi la metà delle galassie massicce primordiali interagiscono con altre galassie vicine, il che suggerisce che non si tratta di un fenomeno isolato, ma piuttosto di un evento cosmico ampiamente distribuito”, ha aggiunto Davies.
Tuttavia, simulazioni precedenti indicavano che i flussi provenienti dai buchi neri attivi, e non dalle stelle, potrebbero essere i principali responsabili della creazione di galassie quiescenti. I deflussi guidati dalle esplosioni stellari cessano quando cessa la formazione stellare, mentre i deflussi generati dai buchi neri possono persistere per centinaia di milioni di anni dopo.
Per questo motivo i ricercatori non possono escludere la possibilità che il flusso osservato in CRISTAL-02 sia stato generato da un buco nero potente ma inattivo al momento dell’osservazione. La complessità dei fenomeni richiede un’indagine continua.
Inoltre, gli scienziati hanno confrontato il flusso di CRISTAL-02 con un campione di altri 99 flussi simili, che coprono un arco di 12 miliardi di anni, per vedere se questo processo di feedback si evolve nel tempo. Hanno concluso che l’efficienza del flusso è rimasta sostanzialmente costante nel corso della storia cosmica, anche se le proprietà interne delle galassie sono cambiate e l’universo si è espanso e invecchiato. Inoltre, delimitare i meccanismi di feedback nell’universo primordiale, che dettano l’evoluzione galattica, può aiutare gli astronomi a migliorare le simulazioni cosmologiche che cercano di spiegare l’aspetto e il comportamento del cosmo attuale.
“Se molte galassie primordiali si scontrano e sperimentano una rapida crescita, potrebbe non sorprendere vedere così tante galassie ‘morte’ nell’universo primordiale”, ha spiegato Davies. “CRYSTAL-02 offre una soluzione naturale al mistero del perché queste enormi galassie vivono velocemente e muoiono giovani.”
Tali processi sono ancora in corso oggi e regolano i settori ad alta densità stellare nella nostra galassia. Potrebbero anche determinarne il lontano futuro, poiché la Via Lattea potrebbe entrare in collisione con Andromeda, la sua vicina più vicina, tra circa 4,5 miliardi di anni. Questa fusione “probabilmente innescherà un’esplosione stellare associata a intensi venti stellari, forse simili a quello che abbiamo osservato in CRISTAL-02”, ha previsto Faisst in una e-mail, evidenziando come studi come questo ci aiutano ad anticipare il destino della nostra casa cosmica.
