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.

Come fanno due stelle neonate ad avvicinarsi e aggregarsi così rapidamente in sistemi binari? A svelare il mistero è oggi uno studio, pubblicato sulla rivista The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e guidato da un team di ricerca giapponese, che ha individuato nei campi magnetici la chiave di volta per spiegare questo fenomeno.

Le stelle si formano da nubi di gas interstellare che collassano in regioni dense, dette nuclei di nubi molecolari. In queste zone, più stelle si formano contemporaneamente vicine tra loro e, in alcuni casi, due di esse rimangono legate gravitazionalmente, dando vita a un sistema stellare binario. Le osservazioni di archivio suggeriscono che questi sistemi si formino molto presto, prima ancora che le stelle stesse si siano sviluppate del tutto.

Visualizzazione dei flussi di gas attorno a un sistema di protostelle binarie calcolata da Aterui III. Il gas in rosso orbita attorno a una delle due protostelle, quello in blu attorno al sistema binario complessivo, mentre il gas riprodotto in verde viene espulso dal sistema, portando via momento angolare. Crediti: Matsumoto, Hotokezaka, Inayoshi 2026

Il team di ricerca ha effettuato nuove simulazioni utilizzando diversi supercomputer, tra cui il supercomputer per simulazioni astronomiche Aterui III e il suo predecessore Aterui II, entrambi presso l’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone. I risultati mostrano che le interazioni tra un campo magnetico interstellare e il gas che circonda le protostelle possono rimuovere momento angolare dalla coppia di protostelle, consentendo ai sistemi binari di formarsi in un arco temporale realistico. Nella simulazione eseguita in assenza di alcun campo magnetico, le protostelle si sono in realtà allontanate l’una dall’altra, evidenziando l’importanza del campo magnetico in questo processo.

Inoltre, le simulazioni suggeriscono che lo stesso processo potrebbe applicarsi ai buchi neri binari massicci situati nel cuore ricco di gas di una nuova galassia nata dalla fusione di due galassie più piccole. Questo aiuterebbe a spiegare come i buchi neri massicci riescano ad avvicinarsi abbastanza da fondersi e formare un buco nero supermassiccio. Tuttavia, la simulazione diretta di buchi neri massicci nell’arco di tempo necessario affinché questi si avvicinino spiraleggiando l’uno attorno all’altro rappresenta ancora una sfida dal punto di vista computazionale. Pertanto, un’indagine rigorosa sugli effetti dei campi magnetici sui buchi neri binari massicci rimane un obiettivo per le ricerche future.

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Magnetic-field-induced inspiral of binaries with circumbinary disc: black hole and protostellar systems” di T. Matsumoto, K. Hotokezaka e K. Inayoshi

Guarda sul canale YouTube del CfCA (Naoj) la simulazione dei flussi di gas attorno a un sistema di protostelle binarie elaborata con Aterui III: