Osservato l’inizio della rotazione delle galassie nell’Universo primordiale


Immagine concettuale della formazione e della rotazione di MACS1149-JD1 nell’Universo primordiale.

Un team di ricerca internazionale guidato da Tsuyoshi Tokuoka, studente laureato presso la Waseda University in Giappone, ha osservato segni di rotazione in una galassia che esisteva nell’universo primordiale, solo 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa è di gran lunga la prima galassia con una firma di rotazione galattica. La sua velocità di rotazione è di soli 50 chilometri al secondo, rispetto ai 220 chilometri al secondo della Via Lattea, il che indica che la galassia è ancora in una fase iniziale di sviluppo del moto di rotazione. Questa scoperta porterebbe a una migliore comprensione della formazione delle galassie nell’universo primordiale.

Man mano che i telescopi sono diventati più avanzati e potenti, gli astronomi sono stati in grado di individuare galassie sempre più distanti. A causa dell’espansione dell’universo, queste galassie si allontanano da noi. Questo fa sì che le loro emissioni siano spostate verso il rosso (spostate verso lunghezze d’onda maggiori). È interessante notare che possiamo stimare la velocità di movimento di una galassia e, a sua volta, quando si è formata in base allo spostamento verso il rosso dell’emissione. ALMA è particolarmente adatto a osservare questi redshift nell’emissione delle galassie.

Un gruppo di ricerca internazionale ha osservato con ALMA le emissioni in redshift di una galassia lontana, MACS1149-JD1, o in breve JD1, giungendo ad alcune interessanti conclusioni.

Oltre a trovare galassie ad alto redshift, cioè molto distanti, lo studio del loro moto interno di gas e stelle fornisce una motivazione per comprendere il processo di formazione delle galassie nell’universo più antico possibile“, ha spiegato Richard S. Ellis, professore all’University College di Londra.

La formazione delle galassie inizia con l’accumulo di gas e procede con la formazione di stelle da quel gas. Con il tempo, la formazione stellare procede dal centro verso l’esterno, si sviluppa un disco galattico e la galassia acquisisce una forma particolare. Man mano che la formazione stellare prosegue, le nuove stelle si formano nel disco rotante, mentre quelle più vecchie rimangono nella parte centrale. È possibile determinare lo stadio evolutivo della galassia studiando l’età degli oggetti stellari e il moto delle stelle e del gas.

Il team ha misurato con successo piccole differenze nel “redshift” da una posizione all’altra all’interno della galassia, dimostrando che JD1 soddisfa il criterio di una galassia dominata dalla rotazione. La velocità di rotazione calcolata era di circa 50 chilometri al secondo, rispetto alla velocità di rotazione del disco della Via Lattea di 220 chilometri al secondo. Il team ha anche misurato il diametro di JD1 a soli 3.000 anni luce, che è molto più piccolo di quello della Via Lattea, pari a 100.000 anni luce.

La galassia osservata dall’équipe è di gran lunga la più distante tra quelle finora scoperte con un disco rotante. Insieme a misurazioni simili di sistemi più vicini presenti nella letteratura di ricerca, questo ha permesso al team di delineare lo sviluppo graduale delle galassie rotanti in oltre il 95% della nostra storia cosmica.

Inoltre, la massa stimata dalla velocità di rotazione era in linea con la massa stellare stimata in precedenza dalla firma spettrale e proveniva prevalentemente da quella di stelle “mature” formatesi circa 300 milioni di anni prima. “Questo dimostra che la popolazione stellare di JD1 si è formata in un’epoca ancora più precoce dell’era cosmica“, ha dichiarato Takuya Hashimoto, professore assistente all’Università di Tsukuba.

La velocità di rotazione di JD1 è molto più lenta di quella riscontrata nelle galassie di epoche successive e nella Via Lattea; è probabile che JD1 si trovi in una fase iniziale di sviluppo del moto di rotazione“, ha dichiarato Akio Inoue, professore della Waseda University. Con il telescopio spaziale James Webb, lanciato di recente, il team intende ora identificare la posizione delle stelle giovani e più vecchie nella galassia per affinare lo scenario della sua formazione.


I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati da T. Tokuoka et al, “Possible Systematic Rotation in the Mature Stellar Population of a z = 9.1 Galaxy“.

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