CRISTAL-02: Scoperto il vento galattico che uccide le stelle nell’universo primordiale

Come hanno fatto gli astronomi a "vedere" il vento

La galassia CRISTAL-02 è stata studiata nell'ambito del progetto ALMA-CRISTAL, che utilizza l'emissione del carbonio ionizzato ([C II]) per mappare il gas freddo e la formazione stellare in galassie lontanissime . Per ottenere il quadro completo, i ricercatori hanno incrociato due sguardi complementari :

• ALMA ha osservato il gas freddo – il vero carburante per la nascita di stelle – tramite l'emissione del [C II] a 158 μm, rivelando non solo dove si trovava il gas, ma anche come si stava muovendo .
• Il JWST ha invece tracciato la componente di gas ionizzato, molto più calda, permettendo agli scienziati di confrontare il materiale incandescente con quello freddo individuato da ALMA .

Confrontando la cinematica delle due fasi gassose a scale spaziali molto dettagliate (risolte), è emerso un potente deflusso di materiale in allontanamento dalla galassia. Questo vento è descritto come innescato da supernove, e la sua origine è probabilmente legata a un processo di fusione galattica in corso .

I numeri di un soffio cosmico letale

Per comprendere la potenza del fenomeno, bastano poche cifre :

In pratica, CRISTAL-02 sta perdendo gas a un ritmo circa doppio rispetto a quello con cui trasforma il gas in stelle. Ciò significa che la galassia sta consumando il suo carburante molto più velocemente di quanto non lo rinnovi, andando incontro a un inevitabile "spegnimento" .

Uno studio complementare basato sull'analisi di un campione più ampio di galassie simili ha rilevato un tasso di deflusso medio molto più basso, pari a 26 ± 11 masse solari all'anno, ma ha anche sottolineato che questa evidenza è trainata principalmente proprio da CRISTAL-02, già nota per i suoi eccezionali venti galattici .

Il mistero delle galassie "morte" e la soluzione (senza buchi neri)

Le osservazioni avevano già rivelato l'esistenza di galassie massicce e "quiescenti" – cioè che avevano già spento la loro formazione stellare – in epoche sorprendentemente precoci della storia cosmica . La domanda era: come è possibile che un'intera galassia smetta di funzionare così in fretta?

La spiegazione più comune chiamava in causa i buchi neri supermassicci attivi (AGN), i cui getti e venti su larga scala sono ritenuti capaci di spazzare via il gas e sopprimere la nascita di nuove stelle .

Quello che CRISTAL-02 dimostra, invece, è che anche il "normale" feedback stellare può bastare. L'intenso processo di fusione tra galassie ha scatenato un violento episodio di formazione stellare (uno "starburst"), e le conseguenti, ripetute esplosioni di supernove hanno generato un vento così potente da espellere gas al doppio della velocità di formazione stellare . La forza di questo vento è tale da poter plausibilmente rimuovere l'intero serbatoio di gas freddo in circa 100 milioni di anni, un battito di ciglia su scala cosmica, causando un rapido declino dell'attività della galassia .

Perché per questo caso non servono spiegazioni esotiche

• Nessun AGN è richiesto per questa galassia — il deflusso osservato è inequivocabilmente descritto come guidato da supernove e non da un buco nero centrale attivo .
• Il feedback stellare ordinario è sufficiente in questo sistema — le osservazioni mostrano che il gas viene rimosso a una velocità doppia rispetto alla formazione di nuove stelle .
• Il risultato fornisce un esempio concreto di come la formazione stellare stessa possa contribuire a "spegnere" una galassia massiccia primordiale, semplicemente esaurendo la sua scorta di carburante freddo .

In conclusione

ALMA ha tracciato il gas freddo in fuga, il JWST ha tracciato il gas ionizzato, e insieme hanno mostrato che CRISTAL-02 ospita un vento potentissimo, probabilmente innescato da una fusione galattica e alimentato da supernove . Poiché il deflusso rimuove gas a un tasso doppio rispetto alla formazione stellare, CRISTAL-02 dimostra che il semplice feedback della formazione stellare può rapidamente esaurire la riserva di carburante di una galassia primordiale. Per spiegare questo specifico caso di "morte" galattica, non è necessario invocare l'azione di un buco nero supermassiccio .