Una galassia dell’Universo primordiale, denominata Y1, è stata osservata mentre formava stelle con un ritmo circa 180 volte superiore rispetto alla Via Lattea. Il team di ricerca, guidato da Tom Bakx della Chalmers University of Technology, in Svezia, l’ha trovata appena 600 milioni di anni dopo il Big Bang.
Utilizzando il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), gli astronomi hanno misurato la radiazione emessa dalla polvere cosmica super‑riscaldata, permettendo di determinare che gran parte della luce a lunghezze d’onda millimetriche proviene da polvere che si trova a circa ‑ 180 °C, temperatura insolitamente elevata per una galassia così distante.
Questa scoperta rivela una fase della storia dell’Universo finora in gran parte nascosta: un momento in cui la formazione stellare avveniva in modo estremamente rapido, più intenso rispetto alle condizioni odierne. Le osservazioni mostrano che Y1 stava producendo stelle per un tasso equivalente a circa 180 masse solari all’anno, un ritmo straordinario se si pensa che nella Via Lattea oggi la produzione è di qualche massa solare ogni anno.
Inoltre, il fatto che la polvere risulti così calda suggerisce che la quantità apparente di polvere nelle galassie primordiali potrebbe essere sovrastimata: polvere scarsa ma molto calda può infatti brillare intensamente, dando l’impressione di una maggiore abbondanza.
Una galassia troppo calda: l’eccezione, o la norma?
L’elemento distintivo della galassia Y1 è la presenza di polvere cosmica insolitamente calda per l’epoca in cui si trova: circa ‑180 °C. Questa temperatura, misurata grazie alla sensibilità del radiotelescopio ALMA, è significativamente più elevata rispetto ad altre galassie osservate a simili distanze. A queste temperature, anche una piccola quantità di polvere può brillare con grande intensità, facilitando la sua rilevazione nonostante la distanza di oltre 13 miliardi di anni luce.
È proprio l’intensità della luce millimetrica emessa dalla polvere a indicare che Y1 è sede di un’attività di formazione stellare estremamente efficiente. La capacità di ALMA, e in particolare del suo strumento Band 9, ha permesso non solo di rilevare questa emissione, ma anche di stimarne le condizioni fisiche con precisione.
Secondo i ricercatori, Y1 potrebbe rappresentare una fase evolutiva comune tra le galassie dell’Universo primordiale, finora difficilmente osservabile a causa dei limiti strumentali. Per questo motivo, il team prevede di estendere la ricerca ad altri oggetti simili e di utilizzare le capacità ad alta risoluzione di ALMA per indagare nel dettaglio la struttura interna della galassia. Con l’obbiettivo di comprendere se Y1 sia un’eccezione o un esempio di una popolazione galattica finora nascosta.
Tanta polvere e prime stelle
Un enigma persistente nella cosmologia è che molte galassie osservate nell’Universo primordiale contengono una quantità di polvere che sembra superiore a quella che potrebbe essere prodotta dalle stelle “vecchie” presenti allora, in numero limitato. Nel caso di Y1 la chiave potrebbe trovarsi nella temperatura della polvere: se una modesta quantità di polvere è molto calda, la sua luminosità può essere elevata e dare l’impressione di una grande massa.
Come afferma la ricercatrice Laura Sommovigo, del Flatiron Institute e della Columbia University: “Una piccola quantità di polvere calda può essere luminosa quanto grandi quantità di polvere fredda”. In questo modo, Y1 potrebbe aiutare a spiegare perché alcune galassie lontanissime appaiono “piene di polvere” nonostante l’epoca giovane in cui si trovano quando le osserviamo.
Inoltre, lo studio delle condizioni fisiche in Y1 contribuisce a definire il contesto in cui potrebbero essersi formate le stelle di Popolazione III (POP III): le prime generazioni stellari composte quasi esclusivamente da idrogeno ed elio. Comprendere ambienti come Y1 aiuta a chiarire quanto rapidamente si siano accumulate le stelle, quanto velocemente si siano formati i primi elementi pesanti e come siano nate le galassie nel giovane Universo.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è reperibile qui.
