Autopsia cosmica: scoperto il vento galattico che sta uccidendo CRISTAL-02

Le galassie del giovane Universo - con "giovane" ci riferiamo alle prime centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang - erano sistemi ricchi di gas, prevalentemente idrogeno; erano come serbatoi pieni dell’ingrediente fondamentale da cui nascono le stelle.

Grazie all'abbondanza di gas, in esse avveniva un’intensa e vertiginosa attività di formazione stellare. Nuove stelle, spesso molto massicce, nascevano in continuazione, rendendo quelle galassie simili a città piene di cantieri in frenetica attività.

Il giovane Universo: galassie come cantieri stellari

Immaginando di andare a spasso per il giovane Universo, sarebbe stato come attraversare una città dopo l'altra, trovandole piene di cantieri edili, con tantissimi edifici in frenetica costruzione, soprattutto grattacieli ed edifici di grandi dimensioni.

Ma anche in questo che potrebbe sembrare uno scenario universale, non mancano le eccezioni, che per molti anni hanno messo alla prova gli astronomi. Sono state trovate galassie giovani, già ricche di stelle, ma misteriosamente incapaci di formarne di nuove.

Le osservazioni dello spazio profondo, e quindi osservazioni di oggetti che popolavano il giovane Universo, hanno scovato alcune galassie ricche di giovani stelle massicce, proprio come ci si aspettava, ma nelle quali inaspettatamente il processo di formazione stellare era del tutto cessato: galassie giovani ma inattive! Tornando all’analogia di prima, era come trovare alcune città in cui tutti i cantieri edili fossero stati bloccati per sempre.

Oggi grazie a CRISTAL-2 gli astronomi hanno trovato il motivo per cui queste galassie hanno smesso di sfornare nuove stelle.

CRISTAL-02: una galassia che si sta svuotando

Combinando insieme le osservazioni del telescopio spaziale James Webb e quelle da Terra ottenute con il telescopio ALMA, si è scoperta questa galassia, la CRISTAL-02, che mostra chiaramente un enorme pennacchio di gas freddo (idrogeno) che si allontana dalla galassia.

E’ come se all’interno di CRISTAL-02 ci sia un vento galattico così intenso da riuscire a soffiare via il gas necessario alla nascita di nuove stelle, un vento galattico che sta svuotando questo enorme serbatoio, privandolo dell’ingrediente base per la formazione di stelle.

Da un canto, le osservazioni mostrano all’interno di CRISTAL-2 una furiosa formazione di nuove stelle le quali però stanno già firmando la condanna a morte della stessa galassia.

E' come se gli astronomi avessero fatto un'autopsia precoce della galassia determinandone la causa della morte ancor prima che questa avvenga, ma sicuri che avverrà.

Il vento delle supernovae e la morte delle galassie

Entrando un po’ più nel dettaglio, le stelle che stanno nascendo o sono già nate, in galassie simili a CRISTAL-02, sono prevalentemente stelle molto massicce. L’evoluzione di queste è estremamente rapida: maggiore è la massa di una stella, più rapidamente consuma il proprio combustibile nucleare e più breve è la sua esistenza. Mentre nuove stelle si stanno formando, quelle già nate dopo poche decine di milioni di anni muoiono con esplosioni di supernova. Molte esplosioni concentrate in una regione compatta possono generare un vento collettivo, cioè con una direzione risultante, capace di spingere via dalla galassia il gas freddo e ionizzato, necessario alla formazione di nuove stelle.

Perso questo gas, la galassia sostanzialmente si spegne, cioè le stelle già nate continuano a vivere, ma di nuove non se ne formano più e la galassia diventa inattiva. E’ come se i cantieri aperti fossero rimasti senza materia prima e quindi costretti a fermarsi.

Nel caso di CRISTAL-02, il vento espelle materiale a un ritmo superiore a quello con cui la galassia forma nuove stelle.

La galassia CRISTAL-2 è probabilmente una rarissima testimonianza di una fase di passaggio tra una galassia più giovane con ancora tanto gas e intensa formazione di stelle ed una più vecchia in cui il gas è ormai stato spazzato via.

Questo processo di spegnimento o smorzamento della formazione stellare, detto quencing in inglese, inizialmente si riteneva fosse dovuto solo ai buchi neri. Invece, la lezione di CRISTAL-02 è che le stelle massicce, attraverso la loro esplosione in supernovae e i conseguenti venti collettivi, possono causarne la morte, nel senso di cessazione della nascita di nuove stelle.

Questo processo riesce a spiegare il perché nel giovane Universo succeda di imbattersi in galassie che sembrano aver vissuto troppo rapidamente la loro vita, diventando inattive quando invece le loro coeve continuano a sfornare stelle.