È molto probabile che una delle galassie più lontane mai osservate stia ruotando, dicono gli astronomi. Un team internazionale guidato da Tsuyoshi Tokuoka dell'Università di Waseda, in Giappone, ha scoperto il movimento utilizzando le osservazioni dell'Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) in Cile. Il risultato offre nuove informazioni cruciali sull'evoluzione delle galassie di nuova formazione e potrebbe fornire una guida utile per le prossime osservazioni con il James Webb Space Telescope (JWST).
Quando le galassie iniziarono a formarsi per la prima volta, l'universo era nel suo "periodo oscuro", un periodo in cui praticamente tutta la materia era fredda e trasparente. Quando la materia collassò per gravità, si formarono le galassie, dando il via alla formazione stellare nei nascenti centri galattici e innescando la cosiddetta "epoca della reionizzazione" che pose fine ai secoli bui. Da lì, la formazione stellare si è diffusa in dischi galattici rotanti, dove ora risiedono le stelle più recenti.
Gli astronomi hanno ancora molto da imparare sulla fisica che governava queste antiche galassie. Per gettare nuova luce su queste domande, comprese le origini della rotazione galattica, Tokuoka e colleghi si sono rivolti alle osservazioni di ALMA. Questo strumento ha rivoluzionato l'osservazione di galassie lontane e altamente spostate verso il rosso, grazie alle sue impressionanti risoluzioni spaziali e di frequenza.
Nell'ultimo studio, i ricercatori hanno utilizzato ALMA per studiare MACS1149-JD1: una galassia con lenti gravitazionali che si trova a oltre 10 miliardi di anni luce di distanza, il che la rende uno degli oggetti più distanti mai confermati. Attraverso la spettroscopia, gli astronomi hanno scoperto che JD1 contiene una popolazione di stelle di circa 300 milioni di anni, collocando le sue origini ben all'interno dell'età oscura dell'universo, appena 270 milioni di anni dopo il Big Bang.
Spostamenti verso il rosso diversi
Il team ha esaminato le lunghezze d'onda caratteristiche emesse dall'ossigeno doppiamente ionizzato (O III) in JD1. Questo gas si trova ampiamente nei resti di supernova, il che lo rende un componente chiave del materiale nel mezzo interstellare. Grazie alla risoluzione di ALMA, il team è stato in grado di identificare variazioni nel redshift delle emissioni di O III in diverse parti della galassia. Ciò ha rivelato un gradiente nella velocità del materiale nel mezzo interstellare di JD1, con un lato della galassia che mostra uno spostamento verso il rosso nettamente diverso.
Questa osservazione ha soddisfatto quasi tutti i criteri che devono essere soddisfatti per confermare che una galassia sta ruotando, rendendolo il primo esempio di disco rotante mai scoperto. La sua velocità di rotazione era anche molto più lenta di quella che si trova in altre galassie, inclusa la nostra, suggerendo che il movimento rotatorio di JD1 è ancora nelle sue fasi iniziali.
Lo studio sulla rotazione della galassia esclude la gravità modificata, o no?
Il risultato, descritto in I Astrophysical Journal Letters, significa che gli astronomi hanno un record di velocità di rotazione galattica che coprono oltre il 95% della storia totale dell'universo, che secondo i membri del team è un passo importante nella comprensione di come si evolvono le caratteristiche fisiche delle galassie. Tokuoka e colleghi ora sperano che a molte domande rimanenti sarà presto data risposta con l'aiuto del JWST, che dovrebbe consentire loro di identificare l'età di specifiche popolazioni stellari all'interno della galassia.
