Alaknanda: la galassia impossibile che anticipa il futuro del cosmo

Il James Webb Space Telescope ha rivelato una galassia a spirale perfetta apparsa quando il cosmo aveva appena un decimo della sua età attuale. La sua esistenza sfida ogni previsione teorica e ci costringe a ripensare la nascita delle prime strutture galattiche.

Per anni abbiamo raccontato la storia dell’universo giovane come un tumulto ancora informe. Le prime galassie, secondo i modelli classici, erano piccoli agglomerati disordinati, dominati da instabilità, collisioni e turbolenze: tutt’altro che pronti a scolpire bracci a spirale netti e simmetrici. Le strutture eleganti - i dischi sottili, i bulge ben definiti, le spirali a grande disegno - venivano considerate il risultato di una lunga maturazione cosmica, il frutto di miliardi di anni in cui la gravità avrebbe lentamente ordinato il caos. Eppure, come spesso accade in cosmologia, la realtà osservata supera l’immaginazione. 

Quando il James Webb Space Telescope ha osservato uno degli angoli più dinamici del cielo, l’ammasso di Pandora (Abell 2744), ha trovato qualcosa che ha lasciato perplessi anche i ricercatori più cauti: una spirale perfettamente formata, antica non nel contenuto ma giovanissima nell’epoca in cui è apparsa. L’hanno chiamata Alaknanda, un nome che evoca un fiume sacro, una sorgente luminosa, un ponte simbolico verso la Via Lattea. E forse non c’era scelta migliore ... 

La galassia a spirale Alaknanda osservata dal James Webb. Credits: NASA/ESA/CSA, I. Labbe/R. Bezanson/Alyssa Pagan (STScI), Rashi Jain/Yogesh Wadadekar (NCRA-TIFR)

La maturità di Alaknanda non si limita all’aspetto. La galassia è un vero e proprio laboratorio di formazione stellare accelerata. 

Ogni anno, al suo interno, nascono stelle per una massa totale pari a circa 60 Soli: un ritmo febbrile, quasi tre volte superiore a quello delle galassie starburst e venti volte più rapido della Via Lattea attuale. È come osservare una fucina cosmica al massimo della potenza, un luogo in cui gas e polveri collassano in nuove generazioni stellari con un’efficienza che i modelli galattici contemporanei faticano a spiegare. 

In appena 200 milioni di anni, un soffio cosmico, la metà della sua popolazione stellare si è già formata. Ma come può un disco galattico mantenere ordine e simmetria mentre cresce a questa velocità? 

È qui che Alaknanda diventa davvero un enigma.

Secondo le teorie convenzionali, il processo di stabilizzazione di un disco - dalla sedimentazione del gas alle onde di densità responsabili dei bracci a spirale - richiede condizioni delicate: flussi regolari di gas freddo, un campo gravitazionale relativamente tranquillo, tempi lunghi.

Eppure, nonostante l’ambiente cosmico a quell’epoca fosse tutt’altro che pacifico, Alaknanda si presenta come un esempio di equilibrio precoce, di sorprendente efficienza nel trasformare materia grezza in architetture complesse.

È come se il giovane universo, molto più dinamico e fertile di quanto credessimo, avesse trovato modi rapidi per arrivare alla bellezza strutturata delle spirali. Il JWST è stato in grado di ritrarre questa galassia con una precisione impensabile per i telescopi precedenti grazie alla lente gravitazionale prodotta da Abell 2744. 

La massa titanica dell’ammasso ha deformato lo spazio-tempo circostante, agendo come un colossale obiettivo cosmico capace di amplificare la luce di oggetti posti molto più indietro. Senza questo allineamento favorevole, Alaknanda sarebbe apparsa come una macchia indistinta. 

Invece, il telescopio ha potuto distinguere i suoi bracci, il suo bulge centrale e persino la distribuzione della sua luminosità interna. 

È un esempio perfetto di come la natura, a volte, collabori con la tecnologia per mostrarci ciò che, altrimenti, rimarrebbe nascosto.

L'immagine a sinistra è stata ottenuta con filtri nel vicino ultravioletto, mentre l'immagine a destra è stata ottenuta con filtri ottici. L'immagine a sinistra evidenzia le regioni di formazione stellare, dove le giovani stelle emettono grandi quantità di radiazione UV. L'immagine a destra mette in risalto il disco centrale della galassia. Credits: NASA/CSA/ESA, Rashi Jain (NCRA-TIFR)

Yogesh Wadadekar, coautore dello studio, sottolinea che Alaknanda ha già accumulato circa dieci miliardi di masse solari di stelle, tutte organizzate in un disco coerente in tempi estremamente ridotti. Per gli standard cosmici, si tratta di un processo “straordinariamente veloce”, un’affermazione che, tradotta nel linguaggio dei modelli teorici, significa: stiamo perdendo qualche pezzo del puzzle. 

Se spirali così sviluppate potevano formarsi così presto, forse i meccanismi che regolano la crescita delle galassie agivano più rapidamente negli albori del cosmo. Forse i flussi di gas freddo lungo i filamenti della rete cosmica erano più intensi. O forse - ipotesi affascinante - la materia oscura giocava un ruolo più ordinatore, più determinante di quanto i nostri attuali modelli di halo suggeriscano. 

Le future osservazioni saranno decisive. Misurare la curva di rotazione di Alaknanda permetterà agli astronomi di capire se i suoi bracci sono stati scolpiti da onde di densità interne o da interazioni gravitazionali con galassie vicine, ancora invisibili.

Gli spettrografi del JWST e le antenne di ALMA cercheranno di tracciare la sua riserva di gas freddo, capire come viene compresso, come fluisce verso il centro e come sostiene un ritmo di formazione stellare così alto senza distruggere la coerenza del disco.

Qualunque sarà la risposta, Alaknanda ha già lasciato un segno indelebile. 

È una galassia che non avrebbe dovuto essere lì, non in quella forma, non in quell’epoca. 

Una contraddizione vivente - o meglio, luminosa - che costringe gli astronomi a riscrivere i primi capitoli dell’evoluzione galattica. In un universo che continua a sorprenderci, Alaknanda è un simbolo della nostra ignoranza e, allo stesso tempo, una promessa: ogni volta che alziamo lo sguardo con strumenti più potenti, la realtà cosmica si rivela più ricca, più audace e più poetica di quanto la teoria fosse disposta a concedere.

Fonte: www.fondazioneleonardo.com