Scoperto un enorme serbatoio di gas molecolare freddo in una galassia massiccia in piena fase di formazione nell’universo lontano. Il team di ricerca, guidato dall’Università di Leiden, ha osservato Rebels-25 quando l’universo aveva solo circa 700 milioni di anni, ovvero intorno al 5 per cento della sua età attuale. La galassia, infatti, si trova a un redshift di 7,3, corrispondente al cuore dell’epoca della Reionizzazione: un’era chiave in cui le prime stelle e galassie hanno trasformato l’universo oscuro e neutro in quello che vediamo oggi intorno a noi.

ll team di ricerca ha utilizzato il Very Large Array (Vla) della National Science Foundation statunitense (Nsf), un radiotelescopio situato nella contea di Socorro, nel New Mexico, combinandolo con i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), nelle Ande cilene, per cercare la debole emissione radio delle molecole di monossido di carbonio (CO), firma del gas molecolare cosmico.

Immagine della galassia Rebels-25, scattata dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). Crediti: Aalm (Eso/Naoj/Nrao)/L. Rowland et al.

Le osservazioni hanno rivelato la presenza di una linea specifica del CO che traccia il gas freddo: si tratta della rilevazione di CO a bassa energia più distante nell’universo a oggi nota. La luminosità del segnale suggerisce che Rebels-25 possedesse già una grandissima riserva di materiale per la formazione stellare quando l’universo era molto giovane. I dati a più alta energia acquisiti con Alma, combinati con i risultati del Vla, hanno permesso di definire anche la densità e la temperatura del gas nelle condizioni dell’universo primordiale.

La sfida osservativa a cui ha dovuto far fronte il team di ricerca è quella di riuscire a rivelare le deboli linee di CO a bassa energia così indietro nella storia cosmica. Il fondo cosmico a microonde (Cmb) – la radiazione fossile risalente a poco dopo il Big Bang – agisce infatti come uno sfondo che riduce il contrasto dell’emissione del gas freddo. Questo effetto si accentua drasticamente ad alti redshift, dove il Cmb diventa significativamente più luminoso, rendendo queste osservazioni estremamente difficili.

Questa illustrazione traccia l’evoluzione dell’universo dal Big Bang ai giorni nostri, mettendo in evidenza Rebels-25, una galassia prontamente distante osservata durante l’epoca della reionizzazione, 13 miliardi di anni fa. Nuove e profonde osservazioni con il Vla e Alma rivelano che Rebels-25 possedeva già un enorme serbatoio di gas molecolare freddo — il combustibile diretto per la formazione stellare — quando l’universo aveva appena 700 milioni di anni. Crediti: Nsf/Aui/Nsf/Nrao/M.Weiss

Il lavoro mostra come le galassie con appena 700 milioni di anni di vita dopo il Big Bang contenessero già grandi serbatoi di gas freddo disponibili per la nascita di nuove stelle, offrendo una comprensione chiave di come i primi sistemi siano diventati così massicci così rapidamente. Rilevando il combustibile stesso della formazione stellare, gli astronomi possono ora misurare direttamente il gas che guida questa rapida crescita, anziché doverlo dedurre per via indiretta.

Questo risultato prefigura le potenzialità del Next-Generation Very Large Array (ngVla), un radiotelescopio pianificato dal National Radio Astronomy Observatory che includerà antenne in tutto il New Mexico, nel Texas occidentale, nell’Arizona orientale, nel Messico settentrionale e in tutto il Nord America. L’ngVla effettuerà questo tipo di misure circa dieci volte più velocemente, consentendo rilevazioni su campioni molto più ampi di galassie primordiali. Rebels-25 potrebbe essere solo la punta dell’iceberg: in coppia con Alma, l’ngVla permetterà di mappare nel dettaglio come le galassie abbiano accumulato carburante e siano cresciute durante l’alba cosmica.

Per saperne di piú:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Direct detection of cool molecular gas in a star-forming galaxy at z=7.31”, di K. Cescon et al.

Avete presente la celebre Nebulosa di Orione? Ecco, nascosto dietro il suo gas e la sua polvere si trova un oggetto altrettanto spettacolare e variopinto: il complesso delle Nubi Molecolari di Orione, visibile in questa immagine grazie allo strumento agli infrarossi NirCam di Jwst, il James Webb Space Telescope. Selezionata come picture of the month di Jwst per il mese di giugno 2026, riesce a mostrarci uno scenario altrimenti invisibile: in banda ottica, infatti, la luce viene assorbita completamente dal materiale della nebulosa antistante, rendendo le osservazioni impossibili a lunghezze d’onda minori di quelle infrarosse.

Regione all’interno di una nube molecolare in cui si formano le stelle. Lo sfondo è ricoperto da strati di gas e polvere dai colori blu, verde e giallastri. Agglomerati più densi di polvere fredda, di colore che va dal marrone scuro al nero, bloccano completamente la luce. Le stelle si trovano sia all’interno che sopra le nubi, dalle quelle piccole arancioni alle grandi stelle bianche o blu. Le onde e i flussi di gas incandescente di colore biancastro sono generati dai getti delle protostelle che entrano in collisione con il materiale circostante. Crediti: Esa/Webb, Nasa & Csa, T. Megeath, M. Zamani (Esa/Webb)

In realtà, il complesso si divide in quattro parti, denominate da Omc-1 a Omc-4, e la foto scattata da Webb cattura solo una piccola parte di Omc-2, distante 1280 anni luce da noi: una regione ampia circa 150 anni luce in cui è in atto un’intensa attività di formazione stellare che dà origine a questa scenografica composizione di colori.

Le nubi molecolari, infatti, sono enormi agglomerati di gas freddo, molto più densi del mezzo interstellare circostante, ed è proprio questa elevata densità che permette al gas di collassare sotto l’azione della gravità, dando origine alle protostelle, il primo stadio del processo di formazione stellare. Man mano che il materiale continua a precipitare sulla protostella in formazione, si riscalda progressivamente e parte dell’enorme energia liberata durante il processo viene convertita in potenti getti di gas espulsi dai poli della stella. Questi getti generano onde d’urto ad alta velocità che attraversano il gas circostante, comprimendolo e riscaldandolo fino a produrre caratteristiche creste luminose ben definite. Nell’immagine è possibile individuare la posizione delle protostelle, ancora nascoste all’interno dei loro gusci di gas e polvere, seguendo a ritroso la direzione di questi flussi.

Al contrario, stelle già formate hanno disperso gran parte del materiale da cui sono nate attraverso la loro radiazione e i loro venti stellari, e per questo motivo appaiono in regioni relativamente sgombre di gas e polvere, rendendosi osservabili direttamente e illuminando Omc-2 con la loro intensa luce bianco-blu.

A queste zone illuminate si mescolano quelle completamente scure, dove la polvere fredda è così densa da assorbire quasi tutta la luce, mentre le regioni marroni e arancioni indicano la presenza di polvere più calda che assorbe e riemette luce. Le sfumature dal giallo al verde sono dovute in gran parte alle emissioni degli idrocarburi policiclici aromatici, mentre la luce delle stelle e delle protostelle, diffusa dai granelli di polvere, appare sotto forma di foschia blu e ciano.

Le osservazioni di questa regione sono state condotte all’interno di un programma che mira a studiare la formazione stellare all’interno delle nubi Omc-2 e Omc-3. In particolare, i dati di Webb verranno usati per comprendere meglio i fenomeni di accrescimento sulle protostelle e come la presenza dei numerosi flussi di gas nella regione influenzi gli stadi iniziali della vita delle stelle.