Il telescopio spaziale James Webb ha osservato una galassia a spirale già matura, denominata Alaknanda, che risale a un’epoca in cui l’Universo aveva solo circa 1.5 miliardi di anni, ovvero circa un decimo della sua età attuale. La scoperta, a cura di un team di astronomi indiani del National Centre for Radio Astrophysics (NCRA‑TIFR) di Pune, è stata pubblicata su Astronomy & Astrophysics.
Alaknanda presenta una struttura sorprendentemente matura: un disco con due bracci simmetrici ben definiti e un nucleo centrale brillante (bulge), ed è lunga circa 30 000 anni luce.
Le immagini, amplificate dall’effetto di lente gravitazionale dell’ammasso di galassie Abell 2744 (l’ammasso di Pandora), hanno permesso di catturare la struttura con un dettaglio che sembrava impossibile per un’epoca così remota.
Il tasso di formazione stellare di Alaknanda è stimato attorno a circa 58 masse solari all’anno, venti volte maggiore di quello della nostra galassia oggi, e circa metà delle sue stelle sembrano essersi formate in soli 200 milioni di anni, un ritmo incredibilmente rapido.
Galassie (troppo) mature nell’Universo primordiale
Negli ultimi due anni, grazie alle sue capacità di osservare nel vicino e medio infrarosso e alla risoluzione della sua strumentazione, il James Webb ha accumulato un numero crescente di osservazioni che indicano la presenza di galassie con struttura a disco e, in alcuni casi, addirittura con bracci a spirale ben definiti, in un’epoca molto precoce della storia del cosmo.
Prima di Alaknanda, era emerso il caso di Zhúlóng, una galassia a spirale osservata quando l’Universo aveva meno di 1.2 miliardi di anni. Anche Zhúlóng mostrava un nucleo centrale compatto, un disco esteso e bracci a spirale ben visibili.
In un’analisi statistica, uno studio su 873 galassie osservate a redshift compreso tra circa 0.5 e circa 4 (dove il redshift indica quanto la luce di un oggetto è stata allungata dall’espansione dell’Universo, e quindi quanto è lontano e antico) ha identificato circa 216 galassie con strutture a spirale. La frazione di galassie spirali diminuisce alle epoche più remote (cioè a redshift più alti), ma non scompare del tutto, suggerendo che dischi ben organizzati fossero già presenti molto prima di quanto si pensasse.
Questo contesto rende Alaknanda meno un’eccezione isolata e più parte di un quadro in evoluzione: l’Universo primordiale sembra essere stato in grado, in alcuni casi, di costruire rapidamente strutture complesse e ordinate, con dischi e bracci a spirale già formati nelle prime fasi della storia cosmica.
Ripensare i modelli di formazione galattica
La presenza di Alaknanda, e di galassie simili come Zhúlóng, a redshift così elevati impone di riconsiderare le fasi iniziali di formazione galattica. I modelli tradizionali prevedevano che le galassie infantili fossero irregolari, caotiche, soggette a fusioni e turbolenze, e che solo in tempi molto più lunghi potessero stabilizzarsi in dischi ordinati con bracci a spirale.
Tuttavia, i dati suggeriscono che in alcuni ambienti l’accrescimento di gas freddo, la formazione di un disco e la nascita di onde di densità in grado di scolpire bracci a spirale avrebbero potuto avvenire in pochi centinaia di milioni di anni, un tempo relativamente breve su scala cosmica.
Inoltre, la scoperta di galassie a disco compatte e già strutturate implica che la sequenza che va dal caos alla fusione alla formazione di un disco maturo non sia l’unica via possibile: esistono, o esistevano, percorsi rapidi per costruire galassie mature in tempi ristretti. E questo apre scenari nuovi per la formazione delle prime generazioni stellari e la costruzione strutturale delle galassie.
