Il telescopio spaziale James Webb ha individuato GS18660, la galassia ad anello più distante mai osservata: la vediamo com’era appena 2,1 miliardi di anni dopo il Big Bang. Le nuove osservazioni suggeriscono che il suo anello luminoso, ricco di stelle giovani, possa essersi formato quando una galassia più piccola ha attraversato quella principale. La ricerca, condotta da un gruppo guidato da Michele Perna del Centro di Astrobiologia spagnolo, è stata pubblicata l’8 settembre sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
Una possibile immagine di una collisione galattica è rara, considerati i tempi coinvolti, ha dichiarato a Live Science Christopher Conselice, professore di astronomia extragalattica all’Università di Manchester, nel Regno Unito, che non ha partecipato allo studio. Le interazioni tra galassie potrebbero essere state comuni nell’universo primordiale, ma la formazione di sistemi ad anello come GS18660 è ritenuta insolita. «In questo senso, il sistema galattico è piuttosto unico e potrebbe fornirci informazioni importanti sulla formazione delle prime galassie», ha scritto Conselice in un’email.
La galassia non era stata selezionata in precedenza perché appariva ad anello. Nelle immagini del telescopio spaziale Hubble, GS18660 sembrava allungata. «Perciò non abbiamo scelto GS18660 specificamente perché fosse una galassia ad anello», ha spiegato Perna a Live Science in un’email. «Quando l’abbiamo osservata con lo strumento Near-Infrared Spectrograph del JWST, i dati molto più dettagliati hanno rivelato la struttura ad anello ben visibile e ci hanno permesso di studiare la galassia in tre dimensioni».
Con il JWST, i ricercatori hanno esaminato la forma della galassia, i movimenti del gas caldo, la composizione chimica del gas e la storia della formazione stellare.
Una possibile galassia ad anello da collisione si forma quando una galassia più piccola attraversa il centro di una più grande. L’impatto genera un’onda di gas denso che si propaga verso l’esterno, come le increspature prodotte da un sasso lanciato in uno stagno. Il gas si accumula lungo l’onda e forma nuove stelle, creando un anello. Questi sistemi sono rari nell’universo vicino; anche i pochi candidati individuati nell’universo lontano sono stati difficili da confermare.
Nel caso di GS18660, diversi indizi sono compatibili con questa spiegazione. Gli astronomi hanno individuato una piccola galassia compagna che si allontana dalla principale a circa 425 chilometri al secondo. Hanno inoltre rilevato un ponte di gas tra le due galassie, lungo il quale la velocità cambia. Secondo Perna, questa variazione suggerisce che i due sistemi possano interagire. Anche la posizione della compagna è significativa: si trova all’incirca lungo l’asse minore di GS18660, dove ci si aspetterebbe di trovare una galassia intrusa dopo un passaggio frontale attraverso il disco.
La velocità e la distanza della compagna hanno permesso al gruppo di stimare quando potrebbe essere avvenuto l’impatto: tra 17 e 42 milioni di anni fa, nella storia di GS18660. Conselice considera plausibile questa scala temporale. Ha osservato che è difficile stabilire direttamente l’età di un’interazione passata, ma che, se la collisione è avvenuta, dovrebbe risalire all’incirca all’inizio di un periodo di rapida formazione stellare. La stima dovrebbe inoltre essere compatibile con l’età media degli ammassi stellari.
Analizzando i tassi di formazione stellare con diversi strumenti, i ricercatori stimano che tra il 10% e il 20% della massa stellare dell’anello si sia formata negli ultimi decine di milioni di anni. Questo dato suggerisce che la collisione e l’intensa formazione di nuove stelle nell’anello possano essere avvenute nello stesso periodo e, probabilmente, dipendere dallo stesso evento. «Da solo, questo non costituisce una prova definitiva della collisione, ma, insieme al ponte e alla morfologia dell’anello, rafforza l’ipotesi di un impatto recente», ha detto Perna.
La scoperta potrebbe contribuire a chiarire quanto fossero frequenti queste collisioni nell’universo primordiale. Le stime precedenti indicavano che le galassie ad anello da collisione potessero essere rare allora quanto lo sono oggi: circa una ogni 10.000 galassie. I nuovi risultati suggeriscono invece che gli impatti frontali capaci di produrre un anello potrebbero essere stati più comuni. «Se GS18660 venisse confermata come galassia ad anello da collisione, dovremmo quindi rivedere le nostre stime sulla frequenza di questi sistemi nell’universo lontano», ha detto Perna.
Gli autori invitano comunque alla cautela: l’interpretazione si basa su più indizi, non su una singola osservazione. «Perciò consideriamo l’interpretazione basata sulla collisione lo scenario che preferiamo, non una conclusione definitiva», ha spiegato Perna. Anche Conselice ritiene che i dati siano compatibili con un’origine da collisione. «A mio avviso, l’ipotesi della fusione è più probabile, vista la presenza della galassia intrusa nelle vicinanze e la stabilità sia della galassia intrusa sia della galassia principale», ha detto. «Nel complesso, la distribuzione della luce fornisce prove convincenti del fatto che in questo sistema galattico si sia verificata un’interazione passata e/o una fusione».
Resta possibile un’altra spiegazione: l’anello potrebbe essere legato a una barra stellare, una struttura allungata che può convogliare gas e stelle verso anelli a determinate distanze dal centro della galassia. GS18660 presenta una struttura simile a una barra, orientata da nord a sud, ma Perna ha spiegato che il gruppo non sa ancora se sia una vera barra stellare o un effetto dell’interazione.
Anche l’eventuale presenza di una barra sarebbe interessante. Il JWST ha già individuato galassie barrate nell’universo primordiale, tra cui CEERS-2112, ma finora i ricercatori non hanno trovato un esempio chiaro di anello formato da una barra in un’epoca così remota. «Che l’anello sia stato innescato da un’altra galassia o dalla dinamica interna di GS18660», ha detto Perna, «il risultato ci direbbe qualcosa di importante su come le galassie stessero già acquisendo una struttura organizzata quando l’universo aveva appena pochi miliardi di anni».
Fonte: livescience.com
