Una delle ultime osservazioni del telescopio spaziale James Webb di NASA/ESA/CSA riguarda la galassia Cartwheel. A circa 500 milioni di anni luce da noi, nella costellazione dello Scultore, questa galassia è uno spettacolo raro. Il suo aspetto, simile a quello della ruota di un carro, è il risultato di un evento cosmico particolarmente intenso: la collisione ad alta velocità di una galassia a spirale e di un’altra, più piccola.

Altri telescopi, tra cui Hubble, avevano già osservato la Cartwheel. Tuttavia, i nuovi dati all’infrarosso del Webb si spingono oltre la quantità di polvere che oscura la vista della galassia. In particolare, rivelano dettagli senza precedenti sulla formazione stellare e sul buco nero centrale della galassia, mostrando come la galassia Cartwheel sia cambiata nel corso di miliardi di anni.

Il caos della galassia Cartwheel

La Cartwheel è una galassia un tempo avvolta nella polvere cosmica, e quindi per noi misteriosa. Formatasi in seguito alla collisione tra due galassie, non solo ha mantenuto gran parte del suo carattere a spirale, ma ha anche subito enormi cambiamenti nella sua struttura. La galassia Cartwheel infatti presenta due anelli: un anello interno luminoso e un anello circostante colorato. Questi due anelli si espandono verso l’esterno dal centro della collisione. A causa di queste caratteristiche distintive, gli astronomi la chiamano una “galassia ad anello”, una struttura meno comune delle galassie a spirale come la nostra Via Lattea.

Il nucleo luminoso contiene un’enorme quantità di polvere calda e le aree più luminose ospitano giganteschi ammassi di stelle giovani. L’anello esterno, che si è espanso per circa 440 milioni di anni, è dominato dalla formazione di stelle e dalle supernove. Quando l’anello si espande, si immerge nel gas circostante e innesca la formazione di stelle.

Cosa è riuscito a vedere NIRCam di Webb nell’infrarosso?

Gli strumenti di alta precisione di Webb hanno risolto le singole stelle e le regioni di formazione stellare all’interno della Cartwheel e hanno rivelato il comportamento del buco nero nel suo centro galattico. Questi nuovi dettagli forniscono una nuova comprensione di una galassia nel bel mezzo di una lenta trasformazione.

La Near-Infrared Camera (NIRCam), l’imager principale di Webb, osserva la gamma del vicino infrarosso da 0,6 a 5 micron, vedendo lunghezze d’onda che possono rivelare un numero di stelle ancora maggiore rispetto a quelle osservate nella luce visibile. Questo perché le stelle giovani, molte delle quali si stanno formando nell’anello esterno, sono meno oscurate dalla presenza di polvere quando vengono osservate nella luce infrarossa. Nell’immagine in copertina, i dati NIRCam sono colorati in blu, arancione e giallo. NIRCam ha messo in risalto:

• Singole stelle e regioni di formazione stellare (punti blu nell’immagine in copertina);
• La differenza tra la distribuzione e la forma regolare delle popolazioni stellari più vecchie e della polvere densa nel nucleo, rispetto alle forme irregolari associate alle popolazioni stellari più giovani al di fuori di esso.

Il video seguente mostra la galassia Cartwheel vista dal telescopio spaziale Webb in un composito degli strumenti NIRCam (Near-Infrared Camera) e MIRI (Mid-Infrared Instrument), che rivela dettagli difficili da vedere nelle singole immagini. Credits: NASA, ESA, CSA e STScI (Music: Stellardrone – Twilight).

Cosa ha visto invece MIRI?

Per conoscere i dettagli più fini della polvere che abita la galassia, è necessario lo strumento MIRI di Webb,  che vede nel medio infrarosso. I dati di MIRI rivelano regioni all’interno della Galassia Cartwheel ricche di idrocarburi e altri composti chimici, nonché di polvere di silicato, come gran parte della polvere sulla Terra. Queste regioni formano una serie di raggi a spirale che costituiscono essenzialmente lo scheletro della galassia. I raggi sono evidenti nelle precedenti osservazioni di Hubble pubblicate nel 2018, ma lo diventano molto più con Webb.

La seguente immagine è il risultato dei dati MIRI sulla Cartwheel, senza l’aggiunta di NIRCam. La luce nel medio infrarosso rivela dettagli precisi sulle regioni polverose e sulle giovani stelle all’interno della galassia. Queste ultime, molte delle quali sono presenti nella parte inferiore destra dell’anello esterno, eccitano la polvere di idrocarburi circostante, facendola brillare di arancione. La polvere tra il nucleo e l’anello esterno, che forma i “raggi” che ispirano il nome della galassia, è per lo più polvere di silicato. La galassia a spirale più piccola, in alto a sinistra di Cartwheel, presenta lo stesso comportamento e mostra una grande quantità di formazione stellare. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI

Le trasformazioni della Cartwheel

Le osservazioni di Webb sottolineano che la Cartwheel si trova in una fase molto transitoria. La galassia, che prima della collisione era presumibilmente una normale galassia a spirale come la Via Lattea, continuerà a trasformarsi. Se da un lato Webb ci fornisce un’istantanea dello stato attuale della Cartwheel, dall’altro ci fa capire cosa è successo a questa galassia in passato e come si evolverà in futuro. Insomma, il JWST non è solo un occhio aperto dell’umanità sull’Universo passato, ma anche un modo per saper prevedere il futuro. E chissà quanto ancora ci farà scoprire.

Maggiori informazioni sugli strumenti NIRCam e MIRI di Webb e sul telescopio spaziale possono essere reperite nella nostra guida a questo link. Qui invece è possibile rivedere le prime immagini di Webb, pubblicate il 12 luglio 2022, con loro descrizione.

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