Individuata la più antica galassia a spirale conosciuta nell’universo

La scoperta dice agli astronomi che le galassie che assomigliano alla Via Lattea possono svilupparsi molto prima nell’Universo di quanto si pensasse in precedenza.

Un team internazionale guidato dall’astronoma Christina Williams, astronoma di NSF NOIRLab, ha scoperto la galassia a spirale più lontana conosciuta fino ad oggi.

Chiamato Zhúlóng, che significa “Drago della Torcia” nella mitologia cinese, questo sistema ultra-massiccio esisteva solo un miliardo di anni dopo il Big Bang, eppure mostra una struttura sorprendentemente matura. Zhúlóng è stato scoperto nell’ambito della PANORAMIC Survey condotta sul telescopio spaziale James Webb.

Grandi galassie a spirale come la nostra Via Lattea sono comuni nell’Universo vicino. Ma si sono dimostrati difficili da trovare nell’Universo primordiale, il che è coerente con le aspettative secondo cui i grandi dischi con bracci a spirale dovrebbero impiegare molti miliardi di anni per formarsi.

Tuttavia, l’assistente astronoma Christina Williams di NSF NOIRLab, che è finanziato dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, ha scoperto una galassia a spirale sorprendentemente matura appena un miliardo di anni dopo il Big Bang.

Questa è la galassia a spirale più lontana e antica conosciuta nell’Universo.

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

La ricerca è stata motivata dalla costruzione di un’indagine di imaging ad ampio raggio utilizzando JWST per integrare le future indagini ad ampio raggio basate su NOIRLab, come l’imminente Legacy Survey of Space and Time (LSST), che sarà condotto utilizzando l’Osservatorio NSF-DOE Vera C. Rubin.

“Le survey su vasta area sono necessarie per scoprire galassie rare e massicce”, afferma Williams, co-autore 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 l’LSST”.

Zhúlóng ha una struttura sorprendentemente matura che è unica tra le galassie lontane, che sono tipicamente grumose e irregolari.

Assomiglia alle galassie che si trovano nell’Universo vicino e ha una massa e dimensioni simili a quelle della Via Lattea.

La sua struttura mostra un rigonfiamento compatto al centro con stelle vecchie, circondate da un grande disco di stelle più giovani che si concentrano in bracci a spirale.

Si tratta di una scoperta sorprendente su più fronti. In primo luogo, mostra che le galassie mature che assomigliano a quelle del nostro vicinato possono svilupparsi molto prima nell’Universo di quanto si pensasse in precedenza.

In secondo luogo, è stato a lungo teorizzato che i bracci a spirale nelle galassie impiegano molti miliardi di anni per formarsi, ma questa galassia dimostra che i bracci a spirale possono svilupparsi anche su scale temporali più brevi.

Non c’è nessun’altra galassia come Zhúlóng che gli astronomi conoscano durante questa prima era dell’Universo.

“È davvero emozionante che questa galassia assomigli a una galassia a spirale di grande design come la nostra Via Lattea”, afferma Williams. “In genere si pensa che ci vogliano miliardi di anni perché questa struttura si formi nelle galassie, ma Zhúlóng dimostra che questo 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 che sono 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.

L’indagine PANORAMIC è innovativa in quanto è uno dei primi progetti JWST a utilizzare la “modalità parallela pura”, un’efficiente strategia di osservazione in cui una seconda fotocamera raccoglie immagini aggiuntive mentre la fotocamera principale di JWST è puntata altrove.

 “È stata sicuramente un’avventura essere uno dei primi a utilizzare una nuova modalità di osservazione su un nuovo telescopio”, afferma Williams.

Le future osservazioni di JWST e Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) aiuteranno a confermare le proprietà di Zhúlóng e a rivelare di più sulla sua storia di formazione. Mentre continuano le nuove indagini extragalattiche su vasta area, gli astronomi si aspettano di trovare altre galassie di questo tipo, offrendo nuove intuizioni sui complessi processi che modellano l’Universo primordiale.

Immagine: NOIRLab/NSF/AURA/NASA/CSA/ESA/M. Xiao (University of Geneva)/G. Brammer (Niels Bohr Institute)/D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab)

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