Collage di sei galassie starbursts dell'Universo primordiale dall'HiPEEC survey. In alto, da sinistra a destra: NGC 3256, NGC 1614, NGC 4195. In basso, da sinistra a destra: NGC 3690, NGC 6052, NGC 34. Credits: ESA/Hubble/NASA
Un gruppo di ricercatori, guidato dal dottorando Pierluigi Rinaldi dell’Università di Groningen, ha studiato i dati di oltre 20.000 galassie da 11 a 13 miliardi di anni d’età. Ovvero appartenenti all’Universo primordiale. Raccolti dai telescopi spaziali Hubble e Spitzer e dallo strumento MUSE sul VLT (Very Large Telescope), i dati hanno dimostrato che dal 60% al 90% dell’Universo nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang era costituito da galassie starburst. Esse sarebbero molte di più di quanto inizialmente previsto.
Sono dette “starburst” le galassie caratterizzate da un forte aumento nella nascita di nuove stelle: producono molte più stelle del normale in un periodo di tempo relativamente breve.
Un fenomeno simile può durare da 10 a 100 milioni di anni. Le galassie spesso vivono per miliardi di anni, perciò possono andare incontro diverse volte a questi episodi di starburst. Per innescarli è necessario un improvviso afflusso di gas, altrimenti il materiale necessario per creare nuove stelle si esaurirebbe molto presto. Ciò può verificarsi, ad esempio, quando due galassie si avvicinano l’una all’altra e si scambiano del materiale.
L’analisi di Rinaldi e colleghi mostra che nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang dal 20 al 40% di tutte le galassie che formavano stelle erano galassie starburst. Queste galassie hanno causato dal 60 al 90% dell’aumento del numero di stelle nei primordi del cosmo. In confronto, oggi l’Universo è molto più tranquillo: solo il 10 percento circa delle nuove stelle nasce nelle galassie starburst.
Nel grafico seguente è mostrato lo star formation rate budget, ovvero il budget del tasso di formazione stellare pesato per le galassie starburst e per quelle non starburst, dette semplicemente di main sequence (come le stelle, nel periodo più lungo della loro vita).
I primi tre istogrammi a torta, prevalentemente rossi, mostrano che nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang circa il 60-90% delle nuove stelle sono state create dalle galassie starburst. Nel quarto istogramma, corrispondente a oggi, l’Universo è caratterizzato soprattutto da galassie main sequence.
L’analisi mostra anche gli starburst si verificano molto più spesso nelle galassie più piccole che in quelle più grandi. Addirittura, i risultati suggeriscono che molte piccole galassie siano state osservate dai telescopi proprio mentre si stavano formando ed erano nella loro fase starburst. A questo proposito, Rinaldi ha affermato:
In un certo senso, questo si può paragonare allo “scatto di crescita” negli esseri umani. Che è anche più forte durante l’infanzia. I risultati sono stati una sorpresa: fino a poco tempo fa le galassie starburst erano considerate insolite e di minore importanza nella formazione e crescita delle galassie. Nemmeno gli ultimi e più sofisticati modelli di formazione delle galassie lo avevano previsto. “Sembra probabile che i processi fisici avvengano su una scala troppo piccola perché i modelli possano spiegarli.
Karina Caputi dell’Università di Groningen, supervisor di Rinaldi, aggiunge: “Certo, ci dà qualcosa su cui riflettere riguardo a quei modelli. E questo è un buon segno”. In futuro, Caputi vuole approfondire l’origine e l’evoluzione delle prime galassie. Aver scoperto che la maggior parte di esse erano caratterizzate da starburst fornisce nuovi indizi su come sia cresciuto l’Universo nei suoi primi miliardi di anni di vita. Ne parliamo in questo articolo.
Per una simile ricerca, di grande aiuto sarà il James Webb Space Telescope, quando focalizzerà i suoi specchi su galassie molto lontane. E, molto probabilmente, non ancora viste in ogni loro dettaglio.
Lo studio di Rinaldi e colleghi è disponibile qui.
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