Gli astronomi si interrogano sulle origini remote della misteriosa galassia soprannominata “mostro rosso”

Ricercatrici e ricercatori sono perplessi di fronte a una galassia che sembra troppo grande e troppo ricca di polvere per la sua collocazione nella storia dell’universo, a meno di mezzo miliardo di anni dal big bang
di Jenna Ahart/Scientific American
www.lescienze.it

Gli astronomi che studiano l’universo primordiale con il telescopio spaziale James Webb (JWST) della NASA hanno scoperto quella che sembra essere una viaggiatrice del tempo proveniente dal futuro: una grande galassia talmente ricca di polvere che la luce delle sue numerose stelle blu ha assunto una tonalità cremisi. Si ritiene generalmente che carichi di polvere così pesanti si formino molto più tardi nella storia cosmica rispetto a circa 400 milioni di anni dopo il big bang, l’epoca in cui appare questa galassia appena scoperta.

Anche se il lavoro deve ancora essere sottoposto a revisione tra pari, uno studio di preprint che ha analizzato questa galassia “mostro rosso”, ufficialmente chiamata EGS-z11-R0, sta già facendo scalpore nella comunità astronomica.

“È sorprendente pensare a quanto siano brevi queste scale temporali”, afferma Pieter van Dokkum, astrofisico della Yale University, negli Stati Uniti, che non ha partecipato allo studio. “Gli squali e le tartarughe esistono da circa lo stesso tempo.”

Per contestualizzare, osservare una galassia così grande e polverosa a meno di mezzo miliardo di anni nella storia dell’universo, che conta 13,8 miliardi di anni, è un po’ come trovare una sequoia che sovrasta gli alberelli in un campo appena arato; è difficile spiegare come qualcosa di così gigantesco abbia raggiunto la maturità così rapidamente, in un battito di ciglia cosmico. Indizi potrebbero venire dallo studio di altri colossi in agguato nelle vicinanze galattiche: le galassie “mostri blu”, anch’esse scoperte dal JWST ma prive dell’accumulo di polvere che induce il rosso. (I mostri rossi non devono essere confusi con i “piccoli puntini rossi” del JWST, un tipo di oggetto completamente diverso ma non meno misterioso che l’osservatorio ha individuato nell’universo primordiale e che ora si ritiene indichi la presenza di buchi neri supermassicci ancora in formazione.)

Giulia Rodighiero, autrice principale dello studio e astronoma presso l’Università di Padova, si era chiesta se altri oggetti di grandi dimensioni, forse oscurati dalla loro stessa polvere, potessero trovarsi tra i mostri blu del JWST. Così lei e i suoi colleghi hanno setacciato l’archivio Dawn JWST – un archivio di dati pubblici sulle galassie del JWST – alla ricerca di possibili candidati. EGS-z11-R0 è stato l’unico candidato chiaro emerso.

La firma rivelatrice dell’abbondante polvere risiede nel continuum della luce ultravioletta della galassia, il cui grafico presenta una pendenza relativamente piatta a causa dell’assorbimento da parte della polvere. Rodighiero osserva che, anche se l’analisi dei ricercatori indica che l’effetto di arrossamento derivi principalmente dalla polvere, sono ancora alla ricerca di prove più dirette perché potrebbe essere coinvolta anche la luce emanata da ammassi di gas ionizzato all’interno della galassia. Ottenendo uno spettro da EGS-z11-R0 – ovvero raccogliendo e scomponendo la sua luce nei colori costituenti, o lunghezze d’onda – il gruppo ha anche trovato prove della presenza di carbonio come ulteriore segno di maturità galattica.

“C’è un intero ciclo che deve avvenire prima di arrivare a una galassia rossa e molto oscurata dalla polvere come questa”, spiega van Dokkum. “È sorprendente che ciò sia avvenuto così in fretta e così presto.”

Lo studio è frutto di uno sforzo eccezionale nell’estrazione di tali firme indicative, aggiunge.

Il nuovo mostro rosso è solo uno di un gruppo in crescita, con altri solitamente avvistati in epoche più vicine a circa un miliardo di anni dopo il big bang. Tali galassie avevano già sorpreso gli astronomi per la loro sorprendente maturità. Ma con la sua collocazione a soli 400 milioni di anni nella storia dell’universo, il nuovo mostro è una sorta di anomalia tra le anomalie. Tuttavia, lo sguardo acuto del JWST può scrutare ancora più indietro nel passato. Finora, il telescopio è riuscito a individuare galassie risalenti a circa 280 milioni di anni dopo il big bang. La nuova scoperta, tuttavia, sembra spingere le prime epoche di formazione delle galassie nell’universo ancora più indietro di quanto gli astronomi avessero mai pensato. Considerando il tempo necessario alle stelle per produrre tali atomi e polvere, afferma van Dokkum, l’esistenza di EGS-z11-R0 suggerisce che gli astronomi potrebbero individuare galassie risalenti a soli 200 milioni di anni dopo il big bang.

Con l’emergere di questa nuova classe di antichi mostri rossi, sorgono alcune domande fondamentali: come si accumula la polvere così rapidamente e perché solo alcune galassie ne sono dotate? Trovare le risposte comporterà probabilmente l’assemblaggio di un campione più ampio di questi mostri rossi a insorgenza precoce, oltre che la loro osservazione attraverso diversi strumenti a bordo del JWST, in grado di rilevare lunghezze d’onda infrarosse più corte e più lunghe, afferma Callum Donnan, esperto di evoluzione galattica presso il National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory della National Science Foundation, che non ha partecipato allo studio.

Rodighiero e il suo team hanno già delle ipotesi su come i mostri rossi e blu possano coesistere nell’universo primordiale: forse le galassie blu nascono in realtà da quelle rosse man mano che la polvere si disperde.

“Pensiamo che siano collegate dalla stessa storia evolutiva”, afferma. “È solo che osserviamo le galassie in periodi diversi, ed è molto più facile individuare un mostro blu.”

Lei e il suo team sperano che la scoperta di altri oggetti possa aiutare gli astronomi a comprendere queste fasi galattiche, e intendono anche esaminare una gamma più ampia di luce infrarossa per confermare pienamente che il colore rosso di EGS-z11-R0 derivi dalla sua polvere.