Le osservazioni profonde del James Webb Space Telescope (JWST) hanno rivelato una galassia eccezionalmente grande nell’universo primordiale. È un gigante cosmico la cui luce ha viaggiato per oltre 12 miliardi di anni per raggiungerci. L’abbiamo soprannominata la Grande Ruota, con i nostri risultati pubblicati oggi su Nature Astronomy. Questa gigantesca galassia a disco esisteva nei primi due miliardi di anni dopo il Big Bang, il che significa che si è formata quando l’universo aveva solo il 15% della sua età attuale. Sfida ciò che sappiamo su come si formano le galassie.
Cos’è una galassia a disco? Immagina una galassia come la nostra Via Lattea: una struttura piatta e rotante composta da stelle, gas e polvere, spesso circondata da un ampio alone di materia oscura invisibile. Le galassie a disco tipicamente hanno bracci a spirale ben definiti che si estendono da una regione centrale densa. La nostra Via Lattea stessa è una galassia a disco, caratterizzata da bellissimi bracci a spirale che avvolgono il suo centro.
Un’impressione artistica della Via Lattea che mostra le strutture a spirale polverose simili alla Grande Ruota. Studiare le galassie a disco, come la Via Lattea e la nuova scoperta Grande Ruota, ci aiuta a scoprire come le galassie si formano, crescono ed evolvono nel corso di miliardi di anni. Questi studi sono particolarmente significativi, poiché comprendere galassie simili alla nostra può fornire approfondimenti più profondi nella storia cosmica della nostra casa galattica.
Una sorpresa gigante In precedenza pensavamo che i dischi galattici si formassero gradualmente nel tempo: o attraverso il flusso di gas che entra dolcemente nelle galassie dallo spazio circostante, o fondendosi con galassie più piccole. Di solito, le fusioni rapide tra galassie disturberebbero le delicate strutture a spirale, trasformandole in forme più caotiche. Tuttavia, la Grande Ruota è riuscita a crescere rapidamente fino a una dimensione sorprendentemente grande senza perdere la sua distintiva forma a spirale. Questo sfida le idee di lunga data 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” nell’universo odierno. È tre volte più grande in dimensioni rispetto a galassie comparabili in 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 di quella che viene chiamata la relazione Tully-Fisher, un noto legame tra la massa stellare di una galassia e la sua velocità di rotazione. Sorprendentemente, anche se è insolitamente grande, la Grande Ruota sta crescendo attivamente a un ritmo simile ad altre galassie della stessa età cosmica.
La galassia Grande Ruota è visibile al centro. In netto contrasto, la galassia blu brillante (in alto a destra) è a solo circa 1,5 miliardi di anni luce di distanza, rendendo la Grande Ruota circa 50 volte più lontana. Sebbene entrambe appaiano di dimensioni simili, l’enorme distanza della Grande Ruota rivela la sua scala fisica veramente colossale. (JWST)
Parte insolitamente affollata dello spazio Ciò che rende tutto questo ancora più affascinante è l’ambiente in cui si è formata la Grande Ruota. Si trova in una regione insolitamente affollata dello spazio, dove le galassie sono strettamente raggruppate, dieci volte più dense delle aree tipiche dell’universo. Questo ambiente denso probabilmente ha fornito condizioni ideali per la rapida crescita della galassia. Probabilmente ha sperimentato fusioni abbastanza delicate da permettere alla galassia di mantenere la sua forma a disco a spirale. Inoltre, il gas che fluiva nella galassia deve essersi allineato bene con la sua rotazione, permettendo al disco di crescere rapidamente senza essere disturbato. Quindi, una combinazione perfetta.
Un’illustrazione di come una massiccia galassia a spirale si forma ed evolve nel corso di miliardi di anni. Questo percorso evolutivo è simile alle galassie del mondo reale come Andromeda, la nostra galassia a spirale vicina più prossima, che ha sviluppato anche bracci a spirale distinti simili alla Grande Ruota.
Una scoperta fortunata Scoprire una galassia come la Grande Ruota era incredibilmente improbabile. Avevamo meno del 2% di possibilità di trovarla nel nostro sondaggio, secondo i modelli attuali di formazione delle galassie. Quindi, la nostra scoperta è stata fortunata, probabilmente perché l’abbiamo osservata in una regione eccezionalmente densa, molto diversa dagli ambienti cosmici tipici. Oltre alla sua misteriosa formazione, il destino ultimo 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 paragonabile per massa alle più grandi osservate nei cluster vicini, come la Vergine. La scoperta della Grande Ruota ha rivelato un altro mistero dell’universo primordiale, mostrando che i nostri modelli attuali di evoluzione galattica necessitano ancora di perfezionamento. Con più osservazioni e scoperte di galassie massicce e primordiali come la Grande Ruota, gli astronomi saranno in grado di svelare più segreti su come l’universo ha costruito le strutture che vediamo oggi.