Scopri perché molte galassie massicce dell’Universo primordiale hanno interrotto rapidamente la formazione stellare: nuove osservazioni e modelli cosmologici svelano i meccanismi che hanno spento la nascita di nuove stelle miliardi di anni fa.
Le osservazioni dei telescopi più potenti, in particolare il James Webb Space Telescope, hanno rivelato un fenomeno sorprendente: alcune delle galassie più massicce dell’Universo primordiale, formatesi appena 3-4 miliardi di anni dopo il Big Bang, hanno smesso di produrre nuove stelle dopo poco più di un miliardo di anni di attività. Questo comportamento contrasta nettamente con quello della Via Lattea, che dopo oltre 13 miliardi di anni continua, seppur lentamente, a generare stelle. Gli astronomi chiamano queste galassie “quiescenti massicce” e la loro rapida estinzione rappresenta uno dei rompicapi più difficili della cosmologia moderna.
Un numero di galassie superiore alle previsioni
Le galassie “quiescenti massicce” erano considerate rare, ma con l’avvento del James Webb se ne sono scoperte molte più di quante i modelli teorici fossero in grado di prevedere. Per affrontare questo problema, un gruppo di ricerca dell’Università di San Paolo, con collaboratori provenienti da Danimarca, Paesi Bassi e Regno Unito, guidato da Pablo Araya-Araya, ha pubblicato un nuovo studio su Astronomy and Astrophysics che propone una spiegazione basata sul legame tra le galassie “quiescenti massicce” e un’altra popolazione di galassie estreme dell’Universo primordiale.
Il ruolo delle galassie polverose ad alta formazione stellare
Le galassie polverose con intensa formazione stellare, note come dusty star-forming galaxies, sono l’opposto delle galassie “quiescenti massicce”: producono fino a 500 masse solari di stelle all’anno, contro la singola massa solare annua della Via Lattea. Avvolte da spesse nubi di polvere che bloccano la luce visibile, risultano estremamente luminose nell’infrarosso e nel sub-millimetrico. Fino a oggi, i modelli che riproducevano correttamente il numero di galassie “quiescenti massicce” tendevano a sottostimare quello delle galassie polverose con intensa formazione stellare e viceversa, suggerendo che i meccanismi necessari per gli starburst polverosi fossero in conflitto con quelli richiesti per uno spegnimento rapido.
Fusioni galattiche e feedback dei buchi neri
Utilizzando un nuovo modello applicato alla simulazione Millennium, i ricercatori hanno ottenuto risultati che riconciliano le due popolazioni: tra l’86% e il 96% delle galassie “quiescenti massicce” avrebbe attraversato in precedenza una fase da galassie polverose con intensa formazione stellare. La causa scatenante sarebbe una fusione galattica precoce, capace di concentrare grandi quantità di gas nel nucleo, innescando contemporaneamente un’intensa formazione stellare e un’abbondante alimentazione del buco nero supermassiccio centrale. Il gas freddo viene consumato rapidamente, mentre l’energia rilasciata dal nucleo galattico attivo riscalda il gas circostante, impedendogli di raffreddarsi e di tornare a nutrire la galassia: in meno di un miliardo di anni, la formazione stellare si arresta.
Limiti del modello e prospettive future
Lo studio non risolve completamente il quadro osservativo: il modello non riesce ancora a riprodurre il numero esatto di galassie “quiescenti massicce” rilevate nelle osservazioni più recenti del James Webb, segno che restano discrepanze da chiarire. Tuttavia, i ricercatori sottolineano come questi risultati parziali costituiscano comunque una base utile per orientare future osservazioni e affinare i modelli di evoluzione galattica, in un campo dove la comprensione teorica è ancora in piena evoluzione.
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