Scoperta la galassia a spirale più antica conosciuta nell’Universo

Le grandi galassie a spirale dalla struttura imponente, come la nostra Via Lattea, sono comuni nell’Universo vicino. Ma si sono rivelate difficili da trovare nell’Universo primordiale, il che è coerente con le aspettative secondo cui i grandi dischi con bracci a spirale avrebbero dovuto impiegare molti miliardi di anni per formarsi. Tuttavia, l’astronoma assistente Christina Williams del NSF NOIRLab, finanziato dalla National Science Foundation statunitense, ha scoperto una galassia a spirale sorprendentemente matura appena un miliardo di anni dopo il Big Bang. Si tratta della galassia a spirale più distante e antica conosciuta nell’Universo.

Questa galassia, chiamata Zhúlóng – che nella mitologia cinese significa “Drago Torcia”, una creatura associata alla luce e al tempo cosmico – è stata scoperta nell’ambito del PANORAMIC Survey. Questo progetto è condotto con il James Webb Space Telescope (JWST) ed è co-diretto da Williams e Pascal Oesch dell’Università di Ginevra (UNIGE).

La ricerca è stata motivata dalla creazione di un’indagine di imaging a vasta area utilizzando il JWST per integrare le future indagini a vasta area basate sul NOIRLab, come l’imminente Legacy Survey of Space and Time (LSST), che sarà condotta utilizzando l’Osservatorio Vera C. Rubin dell’NSF-DOE.

“Sono necessarie indagini su vasta area per scoprire galassie rare e massicce”, afferma Williams, coautrice dell’articolo che presenta questi risultati. “Speravamo di scoprire galassie massicce e luminose nelle prime epoche dell’Universo per capire come si formano ed evolvono le galassie massicce, il che aiuta a interpretare le epoche successive della loro evoluzione che saranno osservate con il LSST“.

Zhúlóng ha una struttura sorprendentemente matura, unica tra le galassie distanti, che sono tipicamente raggruppate e irregolari. Assomiglia alle galassie che si trovano nell’Universo vicino e ha massa e dimensioni simili a quelle della Via Lattea. La sua struttura mostra un rigonfiamento compatto al centro con stelle vecchie, circondato da un ampio disco di stelle più giovani che si concentrano in bracci a spirale.

I motivi di una scoperta sorprendente

Questa è una scoperta sorprendente su diversi fronti. Innanzitutto, dimostra che le galassie mature che assomigliano a quelle nel nostro vicinato possono svilupparsi molto prima nell’Universo di quanto si pensasse in precedenza. In secondo luogo, si è a lungo teorizzato che i bracci a spirale nelle galassie impieghino molti miliardi di anni per formarsi, ma questa galassia dimostra che i bracci a spirale possono svilupparsi anche su scale temporali più brevi. Non esiste un’altra galassia come Zhúlóng che gli astronomi conoscano durante questa fase primordiale dell’Universo.

“È davvero entusiasmante che questa galassia assomigli a una galassia a spirale di grandi dimensioni come la nostra Via Lattea”, afferma Williams. “Si pensa generalmente che ci vogliano miliardi di anni perché questa struttura si formi nelle galassie, ma Zhúlóng dimostra che ciò potrebbe accadere anche in un solo miliardo di anni”.

La rarità di galassie come Zhúlóng suggerisce che le strutture a spirale potrebbero avere vita breve in quest’epoca dell’Universo. È possibile che le fusioni galattiche, o altri processi evolutivi più comuni nell’Universo primordiale, possano distruggere i bracci a spirale. Pertanto, le strutture a spirale potrebbero essere più stabili più avanti nel tempo cosmico, motivo per cui sono più comuni nel nostro vicinato.

Una nuova modalità di osservazione per Webb

La survey PANORAMIC è innovativa in quanto è uno dei primi progetti JWST a utilizzare la ” pure parallel mode”, un’efficiente strategia di osservazione in cui una seconda fotocamera raccoglie immagini aggiuntive mentre la fotocamera principale del JWST è puntata altrove. “È stata sicuramente un’avventura essere tra i primi a utilizzare una nuova modalità di osservazione su un nuovo telescopio“, afferma Williams.

Future osservazioni

Le future osservazioni del JWST e dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) contribuiranno a confermare le proprietà di Zhúlóng e a rivelare maggiori dettagli sulla sua storia di formazione. Con il proseguimento delle nuove survey extragalattiche su vasta area, gli astronomi si aspettano di scoprire altre galassie di questo tipo, offrendo nuove prospettive sui complessi processi che plasmano l’Universo primordiale.