Per secoli abbiamo scrutato il cielo convinti di sapere cosa fosse una galassia: un arcipelago di stelle attraversato da materia interstellare e miliardi di soli intrecciati dalla gravità. Da oggi non è più così. Un ricercatore dell’Università Bicocca di Milano ha scoperto la prima galassia fantasma senza stelle.

Si chiama Cloud 9, è distante 14 milioni di anni luce da noi (circa 132 miliardi di miliardi di chilometri) ed è grande 1,4 kiloparsec circa (43 milioni di miliardi di km). Localizzata per la prima volta tre anni fa da un radiotelescopio cinese, Cloud 9 è il primo candidato certo di RELHIC: un oggetto astrofisico previsto dalla teoria cosmologica ma mai osservato prima. La prova decisiva della sua esistenza è arrivata a inizio gennaio grazie al telescopio spaziale Hubble che ha osservato l’area oscura per circa 13 ore.

Per capire perché Cloud 9 (pur avendo le caratteristiche di una galassia) sia priva di corpi celesti, è bene spiegare prima come nascono le stelle.
Immaginate una grande nube composta da polveri e gas rarefatti. All’interno della nube, in modo casuale, inizia a crearsi un ammasso di materia. Più passa il tempo, più la massa aumenta, più aumenta la temperatura al suo interno. Quando si raggiungono i 10 milioni di gradi kelvin, l’elio e l’idrogeno iniziano a fondersi dando vita alla stella.
La massa di Cloud 9 (e la sua capacità di trattenere gas) non le permettono di innescare il collasso dei gas. Per riuscire a creare delle stelle, Cloud 9 avrebbe dovuto essere più massiccia. La sua condizione intermedia, però, non solo le consente di non far collassare i gas, ma anche di non farli disperdere, e quindi, di sopravvivere.

Big Wheel e Cloud 9, le scoperte che riscrivono la nascita delle galassie

Per comprendere appieno il contesto della scoperta della nuova galassia Cloud 9 è utile ricordare che l’Università degli Studi di Milano-Bicocca aveva già firmato un’altra scoperta di straordinario rilievo astronomico: la galassia Big Wheel. Individuata grazie alle osservazioni del James Webb Space Telescope, Big Wheel è una galassia a disco gigantesca osservata quando l’universo aveva appena circa due miliardi di anni, un’epoca in cui strutture così grandi, ordinate e dinamicamente mature non avrebbero dovuto esistere secondo i modelli cosmologici tradizionali.

E invece eccola lì: un disco rotante con dimensioni paragonabili a quelle delle galassie mature di oggi, almeno tre volte più esteso rispetto alle sue “coetanee” cosmiche e caratterizzato da una dinamica sorprendentemente simile a quella della Via Lattea. Con un raggio di luce effettivo di circa 10 kiloparsec (309 mila miliardi di miliardi di km), Big Wheel si presenta come una vera e propria “ruota panoramica” cosmica, la cui sola esistenza suggerisce che, in ambienti eccezionalmente densi del cosmo primordiale, la crescita delle galassie possa essere stata molto più rapida ed efficiente del previsto. Una scoperta che ha costretto gli astronomi a riconsiderare i tempi e le modalità di formazione dei dischi galattici, anticipandone la comparsa di miliardi di anni.

una galassia senza stelle

Cloud 9, al contrario, racconta una storia opposta. Non è una galassia a disco né un sistema stellato, ma una galassia fantasma: un alone di materia oscura completamente privo di stelle. Come riportato di recente, Cloud 9 appartiene alla classe delle RELHIC (Reionization-Limited H I Cloud), ovvero aloni di materia oscura ricchi di gas neutro che, a causa delle condizioni imposte dalla reionizzazione dell’universo, non hanno mai avviato la formazione stellare.

Questo oggetto rappresenta un residuo primordiale rimasto bloccato a uno stadio embrionale: una grande concentrazione di gas e materia oscura che non è mai riuscita ad accendersi. Individuata inizialmente tramite osservazioni radio e successivamente confermata dal telescopio spaziale Hubble, Cloud 9 può essere descritta come un “fantasma cosmico”, una traccia silenziosa di ciò che una galassia avrebbe potuto diventare, ma non è mai stata.

L’importanza delle scoperte

Il contrasto tra Big Wheel e Cloud 9 è netto e profondamente rivelatore. Da un lato, una galassia che cresce rapidamente, si organizza e ruota come le grandi strutture dell’universo attuale; dall’altro, un embrione galattico che resta sospeso nel tempo, dominato dalla materia oscura e incapace di generare stelle. Se Big Wheel rappresenta un universo che corre verso la maturità, Cloud 9 è la dimostrazione che non tutte le galassie riescono a nascere davvero.

Insieme, queste due scoperte offrono uno sguardo senza precedenti sulle possibilità estreme dell’evoluzione cosmica. Big Wheel e Cloud 9 non sono soltanto due oggetti eccezionali, ma due capitoli opposti della stessa storia: quella di un universo che, fin dalle sue origini, produce sia successi spettacolari sia silenziosi fallimenti. Illuminando entrambi questi percorsi, l’Università di Milano-Bicocca contribuisce a raccontare un cosmo più complesso e meno lineare di quanto immaginato, in cui la formazione delle galassie non segue un unico destino, ma una molteplicità di traiettorie, alcune luminose, altre invisibili, tutte fondamentali per comprendere davvero come si è costruito l’universo che osserviamo oggi.

 

A cura di Giovanni Martinelli e Sebastiano Lodovici