Un team internazionale di astronomi guidato da ricercatori dell'Università della California, Riverside, ha scoperto un insolito ammasso massiccio di giovani galassie che si formano nell'universo primordiale. La metropoli galattica in crescita appena scoperta, chiamata MAGAZ3NE J095924+022537, è un ammasso di galassie appena nato, o protocluster, costituito da almeno 38 galassie membri, e si trova a circa 11,8 miliardi di anni luce di distanza dalla Terra.
Gli ammassi di galassie crescono nel tempo grazie alla gravità e, nell'universo attuale, possono contenere centinaia o addirittura migliaia di galassie, così come gas caldo e materia oscura. Col passare del tempo, le loro galassie bruciano il combustibile disponibile e si evolvono da galassie vigorose a galassie rosse e morte.
"Nell'universo primordiale, tutti i protocluster scoperti fino ad ora sono pieni di galassie che formano in maniera energica stelle", ha dichiarato Ian McConachie, uno studente laureato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia della UC Riverside e autore principale dell'articolo di ricerca pubblicato su The Astrophysical Journal. "Ma incredibilmente, a differenza di tutti gli altri protocluster che sono stati trovati… molte galassie in MAGAZ3NE J0959 sembrano aver già smesso di formare stelle".
Il coautore Gillian Wilson, professore di fisica e astronomia all'UCR nel cui laboratorio Lavora McConachie, ha dichiarato che J0959 è stato scoperto dal "Massive Ancient Galaxies At Z > 3 NEar-infrared", o MAGAZ3NE, un’indagine progettata per scoprire e studiare le galassie ultramassicce e le loro vicine.
"Stiamo vedendo questo protocluster come è apparso quando l'universo aveva meno di 2 miliardi di anni", ha affermato. "È come se prendessi un ammasso come Coma, il più vicino ammasso ricco di galassie alla Terra, e lo inserissi nell'universo primordiale".
Il coautore Benjamin Forrest, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Wilson che ora ha sede alla UC Davis, ha spiegato che nel cuore di MAGAZ3NE J0959 c'è una galassia ultramassiccia che ha già formato una massa di oltre 200 miliardi di soli.
"Perché questa galassia ultramassiccia e così tanti dei suoi vicini hanno formato la maggior parte delle loro stelle e poi sono diventati inattivi quando l'universo era ancora così giovane, in contrasto con altri protocluster conosciuti dello stesso tempo, è un grande mistero", ha dichiarato. "Perché le sue galassie siano così diverse da quelle di tutti gli altri protocluster conosciuti, e così simili a quelle di Coma, è un mistero".
Forrest ha aggiunto che MAGAZ3NE J0959 è stato scoperto da terra, ma l'avvento di nuove potenti strumenti, come il James Webb Space Telescope lanciato di recente, dovrebbe presto rivelare se ci sono altri protocluster come MAGAZ3NE J0959 pieni di galassie morte in attesa di essere trovati nell'universo primordiale.
"Se tali protocluster fossero trovati in gran numero, significherebbe che l'attuale paradigma della formazione di protocluster richiederebbe una revisione importante", ha spiegato Forrest. "Un nuovo scenario di protocluster esistenti in una diversità di stati nell'universo primordiale dovrebbe essere adottato. Con molte galassie membri che si estinguono nei primi due miliardi di anni, questo rappresenterebbe quasi certamente una sfida significativa per gli attuali modelli di simulazione galattica".
Il team ha utilizzato osservazioni spettroscopiche dal W.M. Keck Observatory's Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration, o MOSFIRE, per effettuare misurazioni dettagliate di MAGAZ3NE J0959 e quantificare con precisione le sue distanze.
Strettamente associata alla questione di come si formano le galassie ultramassicce è la questione dell'ambiente in cui si formano, ad esempio, si trovano sempre in ambienti troppo densi come i protocluster, o possono anche formarsi in isolamento? Successivamente, il team prevede di studiare il vicinato di tutte le altre galassie ultramassicce nell'indagine MAGAZ3NE per rispondere a questa domanda.