Webb scopre un'enorme galassia quiescente contenente un gran numero di stelle antiche nell'universo primordiale

La formazione delle galassie mediante il graduale assemblaggio gerarchico combinato di barioni e aloni di materia oscura fredda è un modello fondamentale alla base dell’astrofisica moderna e prevede un forte calo del numero di galassie massicce nelle prime epoche cosmiche. Galassie quiescenti estremamente massicce furono osservate 1-2 miliardi di anni dopo il Big Bang. Questi sono molto limitanti per i modelli teorici perché si sono formati da 300 a 500 milioni di anni fa, e solo alcuni modelli possono formare galassie massicce in questo periodo precoce. Lo spettro della galassia quiescente ZF-UDS-7329 appena scoperta rivela caratteristiche tipiche di ammassi stellari molto più antichi. La modellizzazione dettagliata mostra che gli ammassi stellari si sono formati circa 1,5 miliardi di anni fa in un’epoca in cui gli aloni di materia oscura con una massa ospite sufficiente non si accumulavano nello scenario standard. Questa osservazione potrebbe indicare l’esistenza di ammassi di galassie primordiali ancora da scoprire e la possibilità di gravi lacune nella nostra comprensione dei primi ammassi stellari, della formazione delle galassie e/o della natura della materia oscura.

La formazione delle galassie è un modello fondamentale supportato dall’astrofisica moderna che prevede un forte calo del numero di galassie massicce nelle prime epoche cosmiche.

Galassie estremamente massicce e quiescenti sono state osservate già 1-2 miliardi di anni dopo il Big Bang, il che mette in discussione i precedenti modelli teorici.

Il professor Karl Glazebrook, della Swinburne University of Technology, ha dichiarato: “Abbiamo inseguito questa particolare galassia per sette anni e abbiamo trascorso ore osservandola con i due più grandi telescopi sulla Terra per scoprirne l’età”.

“Ma era così rosso e così debole che non potevamo misurarlo. Alla fine, abbiamo dovuto uscire dal terreno e usare un Webb per confermare di cosa si trattasse.”

“Questo è stato un lavoro di squadra, dalle rilevazioni del cielo a infrarossi che abbiamo iniziato nel 2010 che hanno portato all’identificazione di questa galassia come insolita, alle nostre lunghe ore su Keck e sul Very Large Telescope dove abbiamo provato, ma non ci siamo riusciti, a confermare it.”, fino all'anno scorso, quando abbiamo dedicato enormi sforzi per capire come elaborare i dati Web e analizzare questo spettro.

La dottoressa Themia Nanayakkara, astronoma della Swinburne University of Technology, ha dichiarato: “Stiamo andando oltre ciò che è possibile per confermare i più antichi mega-mostri pacifici esistenti nelle profondità dell’universo”.

“Ciò allarga i confini della nostra attuale comprensione di come le galassie si formano ed evolvono”.

“La domanda chiave ora è come si formano così rapidamente e così presto nell'universo, e quali misteriosi meccanismi li portano a impedire loro di formare improvvisamente stelle quando lo fanno nel resto dell'universo.”

“La formazione delle galassie è in gran parte determinata da quanto è concentrata la materia oscura”.

“La presenza di queste galassie molto massicce così presto nell’universo pone grandi sfide al nostro modello standard di cosmologia”.

“Questo perché non crediamo che le massicce strutture di materia oscura che ospitano queste enormi galassie non abbiano ancora avuto abbastanza tempo per formarsi”.

“Sono necessarie ulteriori osservazioni per capire quanto siano comuni queste galassie e per aiutarci a capire quanto siano realmente massicce”.

Il professor Glazebrook ha detto: “Questo potrebbe essere un nuovo passo avanti nella nostra comprensione della fisica della materia oscura”.

“Webb ha trovato prove sempre più evidenti della formazione precoce di galassie massicce”.

“Questo risultato stabilisce un nuovo record per questo fenomeno. Anche se è molto sorprendente, è solo un oggetto. Ma speriamo di trovarne di più; se lo facciamo rovineremo le nostre idee sulla formazione delle galassie.”

La scoperta è stata riportata in A carta Pubblicato questa settimana sulla rivista natura.

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K. Glazebrook et al. Una galassia massiccia le cui stelle si sono formate a z ~ 11. natura, pubblicato online il 14 febbraio 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07191-9