Webb scopre una galassia a medusa di 8,5 miliardi di anni

Nei dati del James Webb Space Telescope, un team guidato dalla University of Waterloo ha identificato una candidata galassia "medusa" la cui luce è partita circa 8,5 miliardi di anni fa. Catalogato con un redshift di z = 1,156 e individuato nelle osservazioni JWST del campo COSMOS, l'oggetto mostra i lunghi flussi di gas e giovani stelle simili a tentacoli che definiscono i sistemi medusa vicini. La scoperta, pubblicata come "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156" su The Astrophysical Journal, sposta il fenomeno dello stripping ambientale molto più indietro nella storia cosmica di quanto gli astronomi avessero confermato in precedenza.

Scoperta del James Webb Space Telescope nel campo COSMOS

Il campo COSMOS — una porzione di cielo profonda e ordinata selezionata proprio perché offre una vista chiara di galassie fioche e lontane — è stato un pilastro per le indagini osservative. I ricercatori hanno riesaminato le immagini e la spettroscopia del JWST di questa regione ben studiata e hanno identificato la candidata galassia medusa mentre cercavano segni di galassie attivamente trasformate dall'ambiente circostante. Poiché il campo COSMOS presenta una contaminazione minima in primo piano e una copertura multi-lunghezza d'onda molto profonda, la sensibilità all'infrarosso del JWST rende possibile vedere caratteristiche che sono allungate e arrossate dalla distanza cosmologica ma ancora risolte spazialmente.

Il dottor Ian Roberts, un Banting Postdoctoral Fellow presso il Waterloo Centre for Astrophysics, ha descritto la scoperta come inaspettata: esaminando il set di dati, il team ha notato una galassia lontana e non documentata con una morfologia inconfondibile — un nucleo compatto con lunghi filamenti strascicati. La combinazione della risoluzione del JWST nel vicino infrarosso e dei dati stratificati di COSMOS ha permesso al team di misurare il redshift della galassia e di comporre un quadro fisico di un sistema sottoposto a uno stripping attivo in un ambiente denso all'inizio della storia dell'universo.

Cosa definisce una galassia medusa?

Le galassie medusa sono una classe morfologica che prende il nome dalle loro lunghe code di gas e stelle appena formate, simili a tentacoli, che si trascinano dietro una galassia in movimento. Quelle code non sono decorative: si formano quando una galassia si tuffa attraverso il gas caldo e denso che riempie gli ammassi di galassie. La pressione di questo mezzo intracluster che agisce sul gas interstellare di una galassia — un processo noto come stripping da pressione d'ariete (ram-pressure stripping) — spazza via il materiale dalla galassia come il vento che solleva spruzzi da un'auto, lasciando dietro di sé flussi allungati dove il gas si raffredda e collassa in nuove stelle.

Esempi vicini, osservati con strumenti come Hubble e telescopi terrestri, rivelano spettacolari nodi di formazione stellare nelle code e una brusca interruzione della formazione stellare nel disco della galassia. Ciò che rende degna di nota la candidata a z = 1,156 è che dimostra come la stessa fisica fosse operativa quando l'universo era significativamente più giovane, implicando che gli ambienti degli ammassi potessero essere ostili alle galassie prima di quanto previsto dai modelli standard.

Le prove del James Webb Space Telescope per lo stripping precoce negli ammassi

Prima di questa scoperta, gli astronomi pensavano che gli ammassi abbastanza massicci da produrre un forte stripping da pressione d'ariete fossero più rari in epoche corrispondenti a redshift intorno a uno. La nuova candidata mostra chiari segni morfologici coerenti con lo stripping a z = 1,156, che corrisponde a un tempo di lookback di circa 8,5 miliardi di anni. Tale cronologia si colloca ben prima dell'era attuale di ammassi massicci e consolidati, e suggerisce che protocluster o ambienti densi capaci di stripping stessero già rimodellando attivamente le galassie.

Le implicazioni sono duplici. In primo luogo, i processi ambientali che spengono (quench) la formazione stellare e convertono le spirali ricche di gas in galassie passive residenti negli ammassi potrebbero essere stati efficaci prima e più ampiamente di quanto previsto da molte simulazioni. In secondo luogo, la presenza di una tale galassia fornisce un meccanismo per la creazione della vasta popolazione di galassie "morte" che si trovano oggi negli ammassi: lo stripping del gas accelera la fine della formazione stellare, lasciando dietro di sé sistemi rossi e quiescenti che dominano i nuclei degli ammassi.

Come il JWST ha visto le code: imaging e contesto

Gli strumenti del JWST, ottimizzati per le lunghezze d'onda del vicino e medio infrarosso, sono fondamentali per risolvere la struttura di galassie lontane la cui luce ottica è stata spostata verso il rosso (redshifted) nell'infrarosso. In termini pratici, ciò significa che il JWST può riprendere la luce stellare e l'emissione rielaborata dalle polveri che rivelano sia il nucleo stellare compatto che i filamenti estesi e deboli di una galassia medusa a distanze cosmologiche. Gli ampi dati accessori del campo COSMOS — dalle mappe a raggi X che tracciano il gas caldo intracluster alla spettroscopia da terra che fornisce il contesto ambientale — aiutano i ricercatori a interpretare se la galassia si trovi in un ambiente realmente denso o sia semplicemente proiettata vicino a uno di essi.

Sebbene l'articolo presenti l'oggetto come una forte candidata piuttosto che come un caso incontrovertibile, la combinazione di prove morfologiche e redshift lo colloca tra i primi esempi convincenti di una galassia sottoposta a stripping. Le osservazioni successive del JWST e i dati profondi ai raggi X o radio possono aiutare a confermare la presenza di un mezzo caldo circostante e a stabilire con maggiore fermezza la dinamica del sistema.

Perché questa scoperta è importante per l'evoluzione delle galassie

Le galassie si evolvono attraverso un mix di processi interni ed esterni. I processi interni — consumo di gas nella formazione stellare, feedback da supernove e nuclei attivi — operano indipendentemente dall'ambiente. I processi esterni come le interazioni tidali e lo stripping da pressione d'ariete dipendono dai dintorni. Trovare galassie sottoposte a stripping a z ≈ 1,156 sposta l'equilibrio: dimostra che la trasformazione guidata dall'ambiente era già importante quando l'universo aveva circa la metà della sua età attuale.

Questo spostamento ha conseguenze concrete per i modelli di assemblaggio e spegnimento delle galassie. Le simulazioni che mirano a riprodurre la demografia osservata delle galassie devono ora tenere conto di effetti ambientali più forti o precoci in almeno alcune regioni. Per l'astronomia osservativa, questa scoperta è una dimostrazione che il JWST può risolvere l'interazione tra le galassie e i loro ambienti a tempi di lookback che prima erano accessibili solo come segnali sfocati o integrati.

Prossimi passi: confermare la candidata e mappare i dintorni

Il James Webb Space Telescope continua a riservare sorprese mentre i team rielaborano vasti campi di indagine come COSMOS con nuova sensibilità e risoluzione. Ogni nuovo oggetto identificato ad alto redshift non è solo un dato, ma una sonda dei processi fisici che modellano le galassie attraverso il tempo cosmico, e la candidata medusa a z = 1,156 è un vivido esempio di come la visione profonda nell'infrarosso stia rimodellando la nostra narrazione del giovane universo.

Fonti

• The Astrophysical Journal (articolo di ricerca: "JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z=1.156")
• University of Waterloo (Waterloo Centre for Astrophysics)
• James Webb Space Telescope (osservazioni NASA/ESA/CSA)
• COSMOS (Cosmic Evolution Survey)