Fabbrica di stelle agli inizi dell’Universo sfida le teorie correnti di evoluzione galattica

Un team di astronomi ha scoperto una galassia estremamente lontana che crea stelle oltre 2.000 volte più velocemente della nostra Via Lattea. Osservata in un’epoca in cui l’universo aveva meno di un miliardo di anni, la sua semplice esistenza sfida le nostre teorie dell’evoluzione delle galassie. Le osservazioni sono state effettuate utilizzando lo Herschel Space Observatory dell’Agenzia Spaziale Europea.

La galassia, nota come HFLS3, appare poco più di una debole macchia rossa nelle immagini dello strumento  HerMES (Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey). Ma le apparenze possono ingannare: questa piccola macchia è in realtà una fabbrica di stelle che sta (o meglio, stava) furiosamente trasformando gas e polveri in nuove stelle.

La nostra Via Lattea produce stelle ad un tasso equivalente a quello di una massa solare all’anno, ma la lontana galassia HFLS3 potrebbe riuscire a creare nuove stelle duemila volte più rapidamente. Questo è uno dei più alti tassi di formazione stellare mai visto prima in una qualsiasi delle galassie oggi note.

La distanza estrema di HFLS3 implica che la sua luce ha viaggiato per quasi 13 miliardi anni attraverso lo spazio prima di raggiungerci. Stiamo quindi vedendo questa lontanissima galassia come appariva nell’universo infantile, dopo soli 880 milioni anni dal Big Bang (circa il 6,5% dell’età attuale dell’universo).

Nonostante la sua giovane età, HFLS3 già aveva quasi la massa della Via Lattea, circa 140 miliardi di volte la massa del Sole, sotto forma di stelle e di materiale di formazione stellare. Dopo altri 13 miliardi anni, essa potrebbe essere cresciuta fino a diventare grande come le galassie più massicce conosciute nell’universo locale.

Ed è proprio questo l’enigma di di questo oggetto astronomico, dicono i ricercatori. Secondo le attuali teorie dell’evoluzione delle galassie, quelle più massicce come HFLS3 non dovrebbero essere presenti così presto dopo il Big Bang.

Le prime galassie dovrebbero essere relativamente piccole e leggere e contiene solo un paio di miliardi di volte la massa del nostro sole. Esse dovrebbero inoltre creare le loro prime stelle a tassi di un paio di volte quelle della Via Lattea di oggi.

Le piccole galassie poi crescerebbero nutrendosi di gas freddo presente nello spazio intergalattico e dalla fusione con altre piccole galassie. Scoprire quindi una galassia così grande sembrava in grado di scardinare la teoria odierna della formazione delle galassie.

“Cercare i primi esempi di queste enormi fabbriche di stelle è come cercare un ago in un pagliaio. La mole di dati di Herschel è davvero grande”, ha dichiarato Dominik Riechers della Cornell University, che ha condotto l’indagine.

Decine di migliaia di galassie massicce sono state rilevate da Herschel come parte della ricerca dello strumento di HerMES. Cercare quindi tra esse le più interessanti è davvero una sfida.

“Questa galassia si distingue per il suo colore molto rosso nelle immagini che ci arrivano”, ha detto il co-autore Mat Page (della UCL Space and Climate Physics).

Il colore rosso in questo caso significa che l’oggetto astronomico è più luminoso a lunghezze d’onda infrarosse e, per effetto del redshift nel nostro universo in espansione, questo indica la distanza estrema di tale oggetto. Ulteriori osservazioni con una serie di telescopi terrestri ha confermato che HFLS3 è la galassia più lontana del suo genere mai trovata, visto che esisteva già dopo 880 milioni anni dal Big Bang con un redshift 6.34.

Con questo dato in mano, gli astronomi sono stati in grado di tradurre la luminosità infrarossa della galassia nel tasso di formazione stellare, scoprendo la sua straordinaria natura.

HFLS3 sta creando così tante stelle che viene definita una galassia starburst massima (dove ‘galassia starburst’ significa che si tratta di una galassia con un alto tasso di formazione stellare e massima significa che è il tasso di formazione è altissimo). L’intera galassia è completamente intenta a creare stelle, al punto che l’intensa radiazione delle giovani stelle spazza via quasi completamente il materiale di formazione stellare. Ambienti come questo non esistono nell’universo oggi.

“I primi starburst come HFLS3 si pensa che abbiano prodotto gli elementi pesanti che oggi compongono le stelle e le galassie delle generazioni successive e gran parte della materia che conosciamo oggi,” ha detto Riechers.

Ma a soli 880 milioni di anni dal Big Bang nessuno si aspettava di trovare un oggetto simile. Da oggi le teorie di formazione delle galassie dovranno essere ripensate. Il team intanto continua ad analizzare l’enorme mole di dati di Herschel alla ricerca di altri esempi di tali galassie.

“Con queste osservazioni, Herschel ha trovato un raro esempio di una galassia piena di stelle in un momento della storia cosmica in cui c’erano pochissime galassie”, dice Göran Pilbratt, Herschel Project Scientist dell’ESA.

“Questo sottolinea la natura pionieristica dello strumento Herschel e la sua capacità di rivelare un universo precedentemente nascosto, migliorando la nostra comprensione della formazione delle galassie.”