Anche le galassie da giovani erano disordinate

Un gruppo di astronomi, grazie al telescopio spaziale James Webb Space Telescope (JWST), ha ottenuto una visione senza precedenti di come si comportavano le galassie nelle primissime fasi dell’universo. Ciò che emerge è un quadro molto più turbolento e “disordinato” rispetto alle strutture ordinate che vediamo oggi. Una squadra guidata da ricercatori della University of Cambridge ha analizzato oltre 250 galassie risalenti a un’epoca fra circa 800 milioni e 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang con l’obiettivo di studiare non solo la presenza delle galassie, ma il loro stato dinamico: in particolare, come si muoveva il gas al loro interno, quali forme assumevano e se avevano già raggiunto la stabilità di una struttura “a disco” rotante, come quella della nostra Via Lattea. 

Ebbene la maggior parte delle galassie di quell’epoca non era affatto calma o ordinata. Al contrario, emergevano come sistemi fortemente turbolenti, “a fiocchi”, con gas distribuito in modo irregolare e in movimento caotico — non ancora organizzati in dischi lisci, regolari, in rotazione stabilizzata. In altri termini: mentre molti modelli precedenti suggerivano che già presto alcune galassie avessero raggiunto stabilità e ordine, questi nuovi dati mostrano che la “normalità” fosse tutt’altro che tranquilla. 

Gli astronomi hanno usato il telescopio spaziale James Webb (JWST) in una modalità particolare chiamata “grism”, che permette di separare la luce e analizzarla in dettaglio. In questo modo sono riusciti a catturare la debole luce dell’idrogeno ionizzato che si trova nelle galassie molto lontane. Per interpretare i dati, il team ha sviluppato un nuovo programma che combina queste osservazioni con le immagini raccolte da altri studi di JWST, così da capire come si muove il gas all’interno di ciascuna galassia. Ed è così che hanno scoperto  che le galassie primordiali mostrano una forte varietà: alcune cominciano a manifestare rotazione ordinata, ma la maggior parte appare ancora in uno stadio “pre‐settled” (“non sistemato”), con gas che si estende verticalmente — “puffed up” — e flussi in direzioni multiple. Come afferma la prima autrice, Lola Danhaive del Kavli Institute for Cosmology di Cambridge: «Abbiamo trovato un’enorme variazione: alcune galassie stanno iniziando a stabilizzarsi nella rotazione, ma la maggior parte è ancora caotica». Il coautore Sandro Tacchella, anch’egli del Kavli Institute e del Cavendish Laboratory, sottolinea: “Studi precedenti, concentrati su poche galassie massive, avevano suggerito l’esistenza di dischi ben ordinati già molto presto nell’universo – una scoperta che sfidava i modelli teorici. Ma ampliando il campione alle galassie di massa più piccola (e dunque più rappresentative) si ottiene un quadro più realistico: le galassie iniziali erano molto più turbolente, meno stabili, soggette a frequenti fusioni (“mergers”) e a esplosioni di formazione stellare (“starbursts”).   

In tal modo, lo studio contribuisce a colmare il divario tra due fasi cruciali della storia cosmica: l’“epoca della reionizzazione” – quando l’universo diventava trasparente alla luce ultravioletta – e il cosiddetto “mezzogiorno cosmico”, il momento in cui la formazione stellare ha raggiunto il suo apice.  L’evoluzione osservata mostra che i mattoni fondamentali delle galassie si sono trasformati gradualmente: da agglomerati caotici in strutture ordinate, fino a sistemi come la Via Lattea. 

Gli autori sottolineano che «questo è solo l’inizio»: con più dati in arrivo sarà possibile tracciare come questi sistemi turbolenti sono “cresciuti” e si sono evoluti fino a diventare i dischi eleganti che osserviamo nell’universo vicino.