Un gruppo di piccole galassie, visto quasi 13 miliardi di anni indietro nel tempo, probabilmente nel processo di formazione di una galassia massiccia. La barra orizzontale bianca mostra la scala di circa 20.000 anni luce. Credits: Shuowen Jin et al. (2023)
Gli astronomi del Cosmic Dawn Center (DAWN) hanno svelato la natura della regione di galassie più densa vista con il James Webb nell’Universo primordiale. È un ammasso, si chiama CGG-z5 e si pensa che possa costituire il progenitore di una galassia massiccia simile alla Via Lattea, vista in un momento in cui si sta ancora assemblando a partire da galassie più piccole.
La scoperta conferma la nostra comprensione di come si formano le galassie: in modo gerarchico. Ovvero con piccole strutture che si formano nell’Universo primordiale, e che si fondono successivamente per costruire strutture più grandi. Questa previsione è frutto di teorie e simulazioni al computer, ed è già stata verificata dalle osservazioni di galassie in varie epoche nella storia dell’Universo.
Per osservare l’assemblaggio delle primissime strutture, dobbiamo guardare il più indietro nel tempo (quindi il più lontano) possibile. Tuttavia, lì le sorgenti sono sia molto piccole che molto deboli, e il loro rilevamento richiede tecnologie avanzate, oltre che due occhi nell’infrarosso. In poche parole, sarebbe stato impossibile vederle senza un telescopio come il James Webb.
L’ammasso di galassie in questione, soprannominato CGG-z5, è stato trovato attraverso il programma di osservazione CEERS con il Webb. Pare che esso sia così lontano da essere stato visto quando l’Universo aveva solo 1.1 miliardi di anni, l’8% della sua età attuale. CGG-z5 è stato scoperto utilizzando il codice GalCluster creato da Nikolaj Sillassen, studente magistrale presso il DAWN.
I membri più brillanti del gruppo di galassie erano già stati scoperti in precedenza con Hubble. Ma il programma CEERS ha rivelato membri nuovi e più piccoli, che non avremmo potuto scovare senza la sensibilità e la risoluzione del Webb.
Naturalmente, noi possiamo osservare l’ammasso per com’era più di dodici miliardi di anni fa e non possiamo sapere quale sia la sua forma attuale, e quale sia il suo “futuro”. Potrebbe formare una singola galassia molto grande o potrebbe evolversi in un grande ammasso di galassie in tempi successivi. O, ancora, potrebbe essere che i suoi membri non siano distribuiti in maniera così fitta come pare.
Per distinguere tra questi scenari, sono necessarie osservazioni più precise che coinvolgono la spettroscopia, cosa che richiede più tempo. Nel mentre, le simulazioni al computer ci hanno offerto un valido aiuto.
“Per comprendere meglio la natura e l’evoluzione di CGG-z5, abbiamo cercato strutture simili in simulazioni idrodinamiche su larga scala” ha affermato Aswin Vijiayan, ricercatore presso DAWN. “Abbiamo trovato 14 strutture che corrispondono strettamente alle proprietà fisiche del gruppo osservato CGG-z5, e poi abbiamo simulato l’evoluzione di queste strutture nel tempo, dall’Universo primordiale all’epoca attuale.”
Sebbene l’esatto dispiegamento dell’evoluzione di queste 14 strutture sia diverso, hanno tutte condiviso lo stesso destino: dopo circa 0,5-1 miliardo di anni, si fondono per formare un’unica galassia che, quando l’Universo ha la metà della sua età attuale, ha masse paragonabili alla nostra Via Lattea.
Date le previsioni delle simulazioni, è sensato ipotizzare che anche il sistema CGG-z5 seguirà un percorso evolutivo simile. Ciò significa che i ricercatori hanno effettivamente catturato il processo di fusione di piccole galassie, che si assemblano in una molto più grande.
“È interessante notare che il numero di questi primi gruppi come CGG-z5 in un dato volume di spazio è simile al numero di galassie massicce in tempi cosmici successivi” ha considerato Georgios Magdis, professore associato presso DAWN e partecipante allo studio. “Questo rende i gruppi di fusione attraenti come i principali progenitori di galassie massicce in epoche successive”. Sono necessari, tuttavia, grandi campioni e ulteriore lavoro per verificare queste considerazioni.
Lo studio, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, è disponibile a questo link.
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