Il Telescopio James Webb svela galassie turbolente e irregolari nell'universo primordiale

Indagine e risultati principali

I ricercatori dell'Università di Cambridge hanno analizzato oltre 250 osservazioni del James Webb Space Telescope relative a galassie esistite tra circa 800 milioni e 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang. Invece di una prevalenza di dischi rotanti regolari, il team ha scoperto che la maggior parte delle galassie in questo periodo primordiale sono irregolari, frammentate e dinamicamente turbolente.

Lo studio ha esaminato i moti dei gas attraverso una vasta popolazione di galassie a massa relativamente bassa, riscontrando un'ampia gamma di stati cinematici. Alcuni sistemi mostrano segni di una rotazione ordinata emergente, ma la maggior parte presenta moti gassosi disordinati coerenti con frequenti fusioni, intensi episodi di formazione stellare e instabilità gravitazionali.

Tecnica: spettroscopia grism di NIRCam

Il team ha utilizzato la spettroscopia senza fenditura (slitless) dello strumento NIRCam del telescopio, operante in modalità grism. I grism scompongono la luce in entrata nelle diverse lunghezze d'onda nell'intervallo 2,4–5,0 micrometri, consentendo la misurazione delle linee di emissione nell'infrarosso che tracciano la cinematica del gas ionizzato. Lo strumento fornisce un potere risolutivo spettrale nell'ordine di 1.600, permettendo misurazioni dettagliate della velocità all'interno delle galassie.

Originariamente sviluppati per l'allineamento ottico, i grism di NIRCam offrono sia la spettroscopia a campo largo che modalità a serie temporale. Per questo lavoro, i ricercatori hanno applicato un nuovo algoritmo agli spettri grism e all'imaging esistente per mappare i moti dei gas all'interno delle singole galassie del campione esaminato.

Contesto e interpretazione

I risultati aiutano a tracciare la transizione dall'epoca della reionizzazione verso il successivo picco della formazione stellare cosmica, spesso chiamato "mezzogiorno cosmico", mostrando come piccoli e caotici mattoni primordiali si siano gradualmente stabilizzati in strutture più ordinate come le spirali osservate nell'universo vicino.

Prossimi passi

Pubblicazione

I risultati sono pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society in un articolo intitolato "The Dawn of Disks: Unveiling the Turbulent Ionised Gas Kinematics of the Galaxy Population at z ~ 4–6 with JWST/NIRCam Grism Spectroscopy."