Utilizzando i telescopi James Webb, Hubble e ALMA gli astronomi hanno fatto una scoperta sorprendente: le galassie dell’universo primordiale maturarono molto più velocemente del previsto. Questi “adolescenti cosmici”, esistenti poco più di 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, mostrano caratteristiche che in precedenza si pensava si sviluppassero su scale temporali molto più lunghe, sollevando interrogativi sui modelli consolidati di evoluzione galattica.
Arricchimento chimico rapido
Il gruppo di ricerca ha osservato 18 galassie distanti circa 12,5 miliardi di anni luce. Una scoperta chiave è stata che queste galassie sono insolitamente ricche di elementi pesanti – metalli come carbonio e ossigeno – nonostante la loro giovane età. Il modello standard prevede che gli elementi pesanti si accumulino gradualmente attraverso i cicli di vita stellari e le esplosioni di supernova. Eppure, queste galassie appaiono “chimicamente mature”, come se avessero saltato gli stadi di sviluppo.
“È stata una sorpresa vedere galassie così mature dal punto di vista chimico”, spiega Andreas Faisst del Caltech. “È come vedere i bambini di 2 anni comportarsi come adolescenti. Come si formano i metalli in meno di 1 miliardo di anni?” Ciò solleva domande fondamentali sui processi che governano la produzione dei metalli nell’universo primordiale e se le simulazioni attuali riflettono accuratamente la realtà.
Strutture inaspettatamente mature
Oltre alla composizione chimica, le galassie mostrano anche strutture sorprendentemente sviluppate. Molte possiedono dischi stellari rotanti, simili a quelli che si trovano nelle galassie a spirale mature come la nostra Via Lattea. In precedenza si pensava che tali caratteristiche emergessero molto più tardi nella storia galattica. La presenza di queste strutture così precoce suggerisce che l’universo potrebbe aver accelerato la formazione delle galassie in modo più efficiente di quanto si credesse in precedenza.
Buchi neri affamati e gas ricco di metalli
La rapida crescita non si limita alle galassie stesse. Anche i buchi neri supermassicci al loro centro stanno accumulando materia a un ritmo elevato, alimentando il loro rapido sviluppo. Inoltre, anche il gas che circonda queste galassie – il mezzo circumgalattico – è arricchito di metalli, estendendosi per decine di migliaia di anni luce. Ciò suggerisce che l’arricchimento dei metalli non è limitato alle galassie stesse ma è un fenomeno diffuso nell’universo primordiale.
Ricerca futura e implicazioni
Il gruppo di ricerca ora prevede di confrontare queste osservazioni con simulazioni avanzate di crescita galattica e arricchimento di metalli. L’obiettivo è affinare la nostra comprensione della formazione stellare, della produzione di polvere e dell’evoluzione chimica dell’universo primordiale.
“La combinazione di osservazioni e simulazioni fornisce una potente sinergia per comprendere i dettagli della formazione stellare… La conoscenza di questi ci aiuterà infine a comprendere la formazione delle prime stelle e dei pianeti e come si è formata la nostra Via Lattea.”
Questi risultati evidenziano che l’universo primordiale potrebbe essere stato un ambiente più dinamico e in rapida evoluzione di quanto si pensasse in precedenza. Comprendere come le galassie siano maturate così rapidamente sarà cruciale per svelare le origini delle strutture cosmiche e della nostra stessa casa galattica.
