SPT0311-58 si trova a circa 12,88 miliardi di anni luce dalla Terra.

Questa osservazione suggerisce che l'Universo molecolare si stava già formando quando le prime stelle iniziavano a forgiare i primi elementi.
Questo è anche il rilevamento più distante di H2O in una normale galassia che forma stelle.

La ricerca è pubblicata su The Astrophysical Journal.

SPT0311-58

Il sistema SPT0311-58 è in realtà costituito da due galassie ed è stato osservato da ALMA per la prima volta nel 2017, nell'Epoca della Reionizzazione. Questa fu il periodo in cui il gas che riempiva l'Universo passò dallo stato neutro a quello ionizzato. L'Universo aveva solo 780 milioni di anni, circa il 5% della sua età attuale, e stavano nascendo le prime stelle e galassie.

Gli scienziati credono che le due galassie possano fondersi e che la loro rapida formazione stellare non stia solo consumando il gas, o combustibile per la formazione delle stelle, ma che alla fine possa evolvere la coppia in enormi galassie ellittiche come quelle viste nell'Universo Locale.

Questa galassia è la galassia più massiccia attualmente conosciuta ad alto redshift, o il tempo in cui l'Universo era ancora molto giovane. Ha più gas e polvere rispetto ad altre galassie nell'Universo primordiale, il che ci offre molte potenziali opportunità per osservare molecole abbondanti e per capire meglio come questi elementi che hanno creato la vita hanno influenzato lo sviluppo dell'Universo primordiale", ha detto Sreevani Jarugula, astronomo dell'Università dell'Illinois e autore principale della nuova ricerca.

Utilizzando osservazioni ALMA ad alta risoluzione del gas molecolare nella coppia di galassie conosciute collettivamente come SPT0311-58 abbiamo rilevato molecole di acqua e monossido di carbonio nella più grande delle due galassie. L'ossigeno e il carbonio, in particolare, sono elementi di prima generazione e, nelle forme molecolari di monossido di carbonio e acqua, sono fondamentali per la vita come la conosciamo".

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Le linee molecolari e il continuum di polvere visti nelle osservazioni di ALMA della coppia di prime galassie massicce note come SPT0311-58.
Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Agnello (NRAO)

 

L'importanza dell'acqua

L'acqua è la terza molecola più abbondante nell'Universo dopo l'idrogeno molecolare e il monossido di carbonio.

Precedenti studi sulle galassie nell'Universo Locale e primordiale hanno correlato l'emissione di acqua e l'emissione nel lontano infrarosso della polvere.
"La polvere assorbe la radiazione ultravioletta dalle stelle della galassia e la riemette sotto forma di fotoni nel lontano infrarosso", ha detto Jarugula. “Questo eccita ulteriormente le molecole d'acqua, dando origine all'emissione che gli scienziati sono in grado di osservare. In questo caso, ci ha aiutato a rilevare le emissioni di H2O in questa enorme galassia. Questa correlazione potrebbe essere sviluppata per utilizzare l'acqua come tracciante della formazione stellare, che potrebbe quindi essere applicata alle galassie su scala cosmologica".

Lo studio delle prime galassie che si sono formate nell'Universo aiuta gli scienziati a comprendere meglio la nascita, la crescita e l'evoluzione dell'Universo, inclusi il Sistema Solare e la Terra.
Le prime galassie stanno formando stelle a una velocità migliaia di volte superiore rispetto alla Via Lattea", ha detto Jarugula. “Lo studio del contenuto di gas e della polvere in queste prime galassie ci informa sulle loro proprietà, sul numero di stelle che si stanno formando, sulla velocità con cui il gas viene convertito in stelle, su come le galassie interagiscono tra loro e con il mezzo interstellare e altro ancora".

Secondo Jarugula, c'è ancora molto da imparare su SPT0311-58 e sulle galassie dell'Universo primordiale. “Questo studio non solo fornisce risposte su dove e quanto lontano può esistere l'acqua nell'Universo, ma ha anche sollevato una grande domanda: come si sono assemblati così tanti gas e polvere per formare stelle e galassie così presto nell'Universo? La risposta richiede ulteriori studi su queste e altre galassie che formano stelle per ottenere una migliore comprensione della formazione strutturale e dell'evoluzione dell'Universo primordiale".