Il telescopio spaziale James Webb ha rilevato e “pesato” per la prima volta una galassia risalente a circa 600 milioni di anni dopo il Big Bang, soprannominata Firefly Sparkle. Questa galassia avrebbe una massa simile a quella che avrebbe avuto la Via Lattea nella sua fase iniziale, e si distingue per i suoi 10 ammassi stellari brillanti, esaminati in dettaglio.
A differenza di altre galassie dello stesso periodo, generalmente più massicce, Firefly Sparkle offre una visione unica delle prime fasi di formazione galattica. Secondo Lamiya Mowla, co-autrice dello studio e docente al Wellesley College, è straordinario poter osservare una galassia così giovane e risolverne molteplici componenti.
Il successo dell’osservazione è stato possibile grazie alla combinazione di due fattori. Da un lato, la lente gravitazionale generata da un massiccio ammasso di galassie in primo piano ha amplificato l’immagine della galassia lontana. Dall’altro, l’elevata sensibilità di Webb nella luce infrarossa ha permesso di raccogliere dati senza precedenti.
La ricerca del team si è basata sui dati del CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey di Webb, che includono immagini nel vicino infrarosso da NIRCam e spettri di NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). I dati CANUCS hanno (intenzionalmente) coperto un campo che il telescopio Hubble aveva ripreso come parte del suo Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble program.
Ricostruire l’aspetto e “pesare” una galassia primordiale
A differenza di altre galassie primordiali osservate da Webb, Firefly Sparkle offre una visione dettagliata dei suoi “mattoni” grazie alla lente gravitazionale che deforma la sua immagine in un lungo arco. Questo ha permesso ai ricercatori di individuare 10 distinti ammassi stellari, rappresentati in tonalità di rosa, viola e blu nelle immagini del telescopio. Gli spettri raccolti confermano che la formazione stellare è avvenuta in modo graduale, con ammassi in diverse fasi evolutive.
Il team di ricerca ha ricostruito l’aspetto originario della galassia Firefly Sparkle, eliminando le distorsioni causate dalla lente gravitazionale. La galassia appare come una goccia di pioggia allungata, con due ammassi stellari nella parte superiore e otto in quella inferiore.
Questi ammassi attivi di formazione stellare sono circondati da luce diffusa proveniente da stelle non risolte, suggerendo che la galassia sia letteralmente in fase di “assemblaggio”. La massa totale di Firefly Sparkle è concentrata principalmente in questi ammassi (rappresentano tra il 49% e il 57% della massa totale), con masse individuali che vanno da 105 a 106 masse solari. Questo ha permesso di dire che si tratta di una galassia di piccola massa, ancora lontana dal raggiungere il suo peso massimo e una forma definitiva, processi che richiederanno miliardi di anni.
Chris Willott, coautore dello studio, ha sottolineato l’importanza di osservare una popolazione così eterogenea di ammassi stellari in una galassia così giovane. La forma della galassia, priva di un rigonfiamento centrale o di un disco appiattito, rappresenta un’ulteriore prova che Firefly Sparkle è ancora “in costruzione”.
L’evoluzione di Firefly Sparkle
Gli scienziati ancora non riescono a ricostruire quale sarà l’evoluzione di Firefly Sparkle, ma pensano che due galassie vicine potrebbero influenzare il suo sviluppo nei miliardi di anni a venire. Queste compagne galattiche si trovano entro un perimetro ristretto: la prima dista solo 6500 anni luce, mentre la seconda è separata da 42 000 anni luce. Per confronto, la Via Lattea ha un diametro di circa 100 000 anni luce, sufficiente per contenere tutte e tre le galassie.
I ricercatori ipotizzano che queste galassie siano in orbita reciproca, un fenomeno che potrebbe accelerare la crescita di Firefly Sparkle. Quando galassie interagiscono o si fondono, infatti, il gas all’interno si condensa e si raffredda, favorendo la formazione di nuove stelle. Questo processo, previsto da tempo come il principale meccanismo di crescita delle galassie primordiali, potrebbe essere osservato in Firefly Sparkle.
Maruša Bradač, dell’Università di Lubiana, ha sottolineato in questo senso il potenziale del James Webb:
Questa è solo la prima di molte galassie di questo tipo che JWST scoprirà. Con l’incredibile risoluzione di Webb e il potere delle lenti gravitazionali, possiamo analizzare i piccoli pezzi all’interno delle galassie, come con un microscopio cosmico.
Lo studio, pubblicato su Nature, è reperibile qui.
