Un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta i risultati di uno studio della struttura e morfologia delle galassie esistenti nei primi tre miliardi di anni di vita dell’universo. Un team di ricercatori che ne include quattro dell’INAF (Istituto nazionale di astrofisica) ha utilizzato osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb all’interno dell’indagine CEERS per ottenere dettagli sufficienti a capire come fossero le galassie primordiali. La conclusione è una conferma di ricerche precedenti riguardante la notevole varietà di forme e strutture che sono risultati perfino superiori grazie a Webb. In molte di esse, le strutture sono già piuttosto evolute, come in galassie più vicine e giovani.
Gli studi sull’origine ed evoluzione delle galassie sono stati arricchiti con ogni progresso negli strumenti astronomici. Il telescopio spaziale James Webb è stato progettato con questo scopo tra quelli principali. Negli anni scorsi, il telescopio spaziale Hubble è stato usato per creare un censimento delle galassie primordiali che già aveva mostrato la loro diversità di forme e strutture. Nei primi mesi della sua missione scientifica, Webb ha permesso di compiere un passo avanti.
850 galassie con un’età tra 11 e 13 miliardi di anni circa sono state osservate con il telescopio spaziale James Webb all’interno dell’indagine Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). I suoi strumenti hanno permesso di catturare molti più dettagli rispetto a Hubble e quindi di riconoscere con maggior precisione le diverse tipologie di galassie.
L’immagine in alto (NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay; Cutout images: NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M) mostra un mosaico di 690 fotogrammi ottenuti con lo strumento Near Infrared Camera (NIRCam) di Webb che costituisce una delle prime immagini dell’indagine CEERS e mostra nei riquadri alcuni esempi di galassie primordiali.
Un esempio di tipologie di galassie è dato da quelle in cui il telescopio spaziale Hubble aveva rilevato un disco. Le nuove osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb hanno permesso di scoprire anche molte galassie con strutture come sferoidi e forme irregolari dei tipi osservati a distanze inferiori e quindi più giovani.
In sostanza, Webb ha permesso di scoprire la diversità delle galassie primordiali e che molte di esse erano già evolute quand’erano giovani. Alla fine, 488 delle 850 galassie studiate in precedenza con Hubble sono state riclassificate in seguito ai nuovi dettagli scoperti sulle loro strutture.
L’immagine in basso (Cortesia Jeyhan S. Kartaltepe et al., Apjl, 2023) mostra una selezione delle immagini catturate dallo strumento NIRCam del telescopio spaziale James Webb con le varie categorie morfologiche a cui appartengono diverse galassie con un’età tra 11 e 13 miliardi di anni.
I risultati ottenuti grazie all’indagine CEERS sono in linea con simulazioni cosmologiche come IllustrisTNG. Osservazioni e simulazioni indicano che galassie con dischi e sferoidi esistono già tra quelle più antiche e che la forma delle galassie ha un’evoluzione nel corso del tempo diventando più regolare.
Mentre i ricercatori stavano analizzando le immagini catturate dal telescopio spaziale James Webb, l’indagine CEERS è andata avanti. Ora c’è un archivio che potenzialmente offre immagini di migliaia di galassie primordiali. Nel corso del 2023 verranno aggiunte anche le immagini in fase di raccolta in un’altra indagine chiamata COSMOS-Web, che ha come principale investigatore la professoressa Jeyhan Kartaltepe del Rochester Institute of Technology, co-investigatrice dell’indagine CEERS e prima autrice di questo studio. Per questo motivo, la scienziata ha dichiarato che questo è solo l’inizio e che i dati in arrivo permetteranno di raccogliere campioni di galassie molto più grandi, in particolare di quelle più antiche.
