Scoperto grande disco rotante nell’universo primordiale

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Rappresentazione artistica del Disco Wolfe, un'enorme galassia a disco rotante appartenente al primo universo polveroso. È stata scoperta inizialmente quando ALMA ha esaminato la luce proveniente da un quasar più distante (in alto a sinistra). (Immagine: NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello)

Gran parte delle galassie come la nostra Via Lattea si formano gradualmente e raggiungono la loro grande dimensione relativamente tardi. Analizzando il nostro universo di 13.8 miliardi di anni quando era solo il 10 percento rispetto ad adesso, è stato scoperto un enorme disco rotante. La nuova scoperta di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), quindi, sfida i modelli tradizionali di formazione della galassia.

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Immagine radio di ALMA riguardo il Disco Wolfe, catturata nell’universo primordiale, quando era solo il 10 percento di ciò che è adesso. (Immagine: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello)

La Galassia DLA0817g, chiamata Disco Wolfe dopo la scomparsa dell’astronomo Arthur M. Wolfe, è la galassia a disco rotante più lontana mai osservata. L’enorme potenza di ALMA ha permesso di vederla ruotare a 272 km al secondo, similmente alla Via Lattea. L’autore principale, Marcel Neeleman, del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, in Germania, ha detto:

«Mentre alcuni studi precedenti accennavano all’esistenza di queste galassie con dischi ricchi di gas a rotazione precoce, grazie ad ALMA ora abbiamo prove inequivocabili che si verificassero già 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang.»

Come si è formato?

La scoperta del Disco rotante Wolfe costituisce una sfida per molte simulazioni sulla formazione galattica, che attribuiscono alle molte fusioni di galassie più piccole e ammassi caldi di gas, la crescita delle grandi galassie presenti in questo preciso punto nell’evoluzione del cosmo. Neeleman ha spiegato:

«La maggior parte delle galassie che troviamo nelle prime fasi dell’universo assomigliano a relitti di treni poiché hanno subito una fusione consistente e spesso «violenta». Queste fusioni a caldo rendono difficile la formazione di dischi ben ordinati, che ruotano a freddo, come quelle che osserviamo nel nostro universo attuale.»

Secondo molti scenari sulla loro formazione, le galassie iniziano a presentare dischi ben ordinati solo dopo sei miliardi di anni dal Big Bang. Il fenomeno che gli astronomi hanno riscontrato, ovvero l’esistenza di una galassia a forma di disco quando l’universo era solo il dieci percento di ciò che è oggi, indica che devono essere subentrati altri processi di crescita.

J. Xavier Prochaska, della University of California, a Santa Cruz e co-autore del documento pubblicato sulla rivista Nature, ha dichiarato:

«Riteniamo che il disco Wolfe si sia formato principalmente grazie all’accrescimento costante del gas freddo. Tuttavia, una tra le domande che rimangono è come possa essersi assemblata una massa di gas così grande mantenendo un disco rotante relativamente stabile.»

Formazione delle stelle

Per approfondire la formazione delle stelle nel Disco Wolfe, il team ha anche utilizzato il VLA ( Very Large Array di Karl G. Jansky) della National Science Foundation e il telescopio spaziale hubble di NASA / ESA.

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Il Disco Wolfe visto con ALMA (a destra in rosso), col VLA (a sinistra in verde) e col telescopio spaziale Hubble (entrambe le immagini in blu). Tramite onde radio, ALMA ha osservato i movimenti della galassia e la massa di gas atomico e polvere, mentre il VLA ha misurato la quantità di massa molecolare. Tramite luce UV invece, l’Hubble ha individuato stelle enormi. L’immagine VLA è realizzata con una risoluzione spaziale inferiore rispetto all’immagine ALMA e pertanto appare più grande e pixelata. (Credito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), M. Neeleman; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello; NASA / ESA Hubble)


Nelle lunghezze d’onda radio, ALMA ha osservato i movimenti della galassia e la massa di gas atomico e polvere mentre il VLA ha misurato la quantità di massa molecolare, il carburante per la formazione stellare. Alla luce UV, invece l’Hubble ha individuato stelle enormi. Prochaska ha spiegato:

«Il tasso di formazione stellare nel disco di Wolfe è almeno dieci volte superiore a quello della nostra galassia. Deve essere una delle galassie su disco più produttive nell’universo primordiale.»

Una galassia «normale»

Il Disco Wolfe è stato scoperto per la prima volta nel 2017 da ALMA. Neeleman e il suo team hanno trovato la galassia mentre esaminavano la luce da un quasar (nucleo galattico attivo estremamente luminoso) più distante. La luce proveniente da esso, attraversando un enorme serbatoio di idrogeno gassoso che circonda la galassia, veniva assorbita. Eccone la scoperta.

Piuttosto che cercare la luce diretta da galassie estremamente luminose, ma più rare, gli astronomi hanno usato questo metodo di «assorbimento» per trovare galassie più deboli e più «normali» nell’universo primordiale. Neeleman ha detto:

«Il fatto che usando questo metodo abbiamo trovato il Disco Wolfe, ci dice che esso appartiene alla normale popolazione di galassie presenti nei primi tempi. Quando le nostre più recenti osservazioni con ALMA hanno sorprendentemente dimostrato che sta ruotando, ci siamo resi conto che le galassie a dischi rotanti precoci non sono così rare come pensavamo e che dovrebbero essercene molte di più là fuori.»

Joe Pesce, direttore del programma di astronomia della National Science Foundation, che finanzia il telescopio, ha dichiarato:

«Questa osservazione rappresenta il modo in cui la nostra comprensione dell’universo viene migliorata grazie all’avanzata sensibilità che ALMA offre alla radioastronomia. ALMA ci consente di fare nuove scoperte inaspettate con quasi ogni osservazione.»

Fornito da: National Radio Astronomy Observatory [Nota: i materiali possono essere modificati per contenuto e lunghezza.]

Tradotto da: Massimiliano Volpato

Articolo in inglese: https://www.visiontimes.com/2020/05/24/alma-discovers-massive-rotating-disk-in-early-universe.html