Ricche di elementi inaspettati e straordinariamente calde: ecco i tratti principali di un gruppo di giovani galassie studiate dal telescopio Webb. Definite ‘teenager’ per alcune caratteristiche assimilabili a quelle di adolescenti di crescita, queste galassie sono protagoniste di uno studio appena pubblicato su The Astrophysical Journal Letters (articolo: “Cecilia: Faint emission line spectrum of z~2-3 star-forming galaxies”).

L’indagine, svolta da un team internazionale, è stata coordinata dal Dipartimento di Fisica e Astronomia della Northwestern University (Usa) ed è stata supportata da diverse istituzioni, tra cui la Nasa. Il lavoro si è basato sui dati dello spettrografo NirSpec (Near InfraRed Spectrograph) installato a bordo del telescopio Webb che, anche in questo caso, ha confermato le sue grandi capacità. Queste informazioni sono state utilizzate nell’ambito della mappatura Cecilia (Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae); questa mappatura, che deve il suo acronimo all’astrofisica Cecilia Payne-Gaposchkin (una delle prime donne a conseguire un dottorato di ricerca in Astronomia), è dedicata allo studio della chimica nelle galassie distanti.

Infatti, l’analisi del profilo chimico di questi oggetti celesti, esaminati negli anni della loro ‘adolescenza’, permette agli scienziati di comprenderne meglio i processi di crescita ed evoluzione. Un’indagine di questo tipo, ad esempio, consente di capire perché alcune galassie appaiono successivamente in quiescenza ed altre, come la Via Lattea, continuano a far sbocciare nuove stelle: in pratica, secondo gli autori del saggio, con questa metodologia di studio si schiude una ‘finestra’ su come si comportava una galassia in passato e su cosa potrebbe fare in futuro.

Il gruppo di lavoro ha utilizzato il telescopio Webb durante la scorsa estate, osservando 33 galassie distanti per un periodo di 30 ore continuative. Successivamente, tra gli spettri ottenuti con lo strumento NirSpec, ne sono stati scelti 23 che, successivamente, sono stati combinati per realizzare un ‘ritratto medio’ di queste giovani galassie. In questo scenario sono venuti meno i dettagli delle singole entità, ma ne sono state evidenziate le caratteristiche più deboli.

Lo spettro ricavato in questo modo ha rivelato la presenza di 8 elementi chimici: idrogeno, elio, azoto, ossigeno, silicio, zolfo, argo e nichel. Gli elementi più pesanti, rispetto all’idrogeno e all’elio, si formano all’interno delle stelle: quindi il fatto che siano presenti nei dati raccolti dal Webb offre preziose informazioni sui meccanismi di nascita dei nuovi astri nel corso dell’evoluzione di una galassia. L’entrata in scena del nichel, elemento raro e difficile da osservare, ha particolarmente sorpreso gli astronomi.

Oltre ad avere un profilo chimico di grande interesse, le galassie ‘teenager’ sono estremamente calde: gli studiosi, in maniera inaspettata, hanno riscontrato picchi di temperatura che superano i 13.000°C. A loro avviso, si tratta di un’altra caratteristica che evidenzia il differente comportamento delle galassie giovani.

«Usando il telescopio Webb, la mappatura Cecilia si focalizza sulle galassie ‘teenager’ quando si trovano a vivere in una fase caotica di crescita e cambiamento – ha dichiarato Allison Strom, docente della Northwestern University e prima autrice dello studio – I teenager vivono spesso delle esperienze che determinano il loro percorso verso l’età adulta. Per le galassie avviene lo stesso».

In alto: immagine artistica del telescopio Webb (Crediti: Nasa/Adriana Manrique Gutierrez)

In basso: gli elementi individuati nelle galassie ‘teenager’ dallo spettrografo del telescopio Webb (Crediti: Aaron M. Geller, Northwestern, Ciera + It-Rcds)