Le osservazioni senza precedenti del telescopio spaziale James Webb unite alla sfida di ricerca di un nuovo progetto ERC, per fare luce su una fase ancora misteriosa della storia dell’Universo: lo spegnimento della capacità di formare nuove stelle che avviene nel corso dell’evoluzione delle galassie massive.

Il progetto si chiama Red Cardinal: è un ERC Starting Grant guidato da Sirio Belli, ricercatore al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna. Lo ha finanziato con 1,3 milioni di euro lo European Research Council (ERC), l’organismo dell’Unione Europea che premia studiosi di talento impegnati in attività di ricerca di frontiera: gli ERC Starting Grants sono finanziamenti destinati a ricercatori ad inizio carriera con un curriculum scientifico molto promettente.

“Il processo di formazione delle galassie massive e lo spegnimento della loro attività di formazione stellare sono fasi della storia dell’Universo ancora misteriose”, spiega Belli. “Un ruolo rilevante potrebbe essere legato all’energia emessa dai Nuclei Galattici Attivi, i buchi neri supermassivi al centro delle galassie, ma non è chiaro come questo meccanismo possa effettivamente porre fine alla formazione di nuove stelle, o se sia necessaria la presenza di altri processi fisici, come ad esempio gli scontri tra galassie”.

Non è ancora chiaro, inoltre, se questo fenomeno di spegnimento della formazione stellare avvenga allo stesso modo in tutte le galassie. Gli studi più recenti sul tema suggeriscono che possano esserci due modalità fisicamente distinte: un processo di spegnimento rapido e un processo di spegnimento lento.

“Sfruttando le osservazioni che saranno ottenute dal rivoluzionario telescopio spaziale James Webb potremo verificare la solidità di questa ipotesi, che prevede due modalità distinte di spegnimento stellare, e identificare i processi fisici che sono responsabili del fenomeno”, dice Belli.

Insieme al nuovo progetto ERC Red Cardinal, Sirio Belli è infatti anche il Principal Investigator di Blue Jay, un programma che coinvolge il primo ciclo di osservazioni del telescopio spaziale James Webb. L’obiettivo è osservare circa 150 galassie che si trovano nel “mezzogiorno cosmico” (Cosmic Noon): un’epoca, circa 10 miliardi di anni fa, che è ideale per raccogliere informazioni sul processo di spegnimento stellare.

Per ottenere questi risultati, Blue Jay utilizzerà due degli strumenti a bordo del James Webb Space Telescope: lo spettrografo del vicino infrarosso NIRSpec, che può osservare più di cento galassie simultaneamente, e la fotocamera per il vicino infrarosso NIRCam.

“Grazie alle informazioni ottenute da queste osservazioni, con livelli di dettaglio senza precedenti, sarà possibile ricostruire la storia dei processi di formazione stellare e la durata della fase di spegnimento”, dice ancora Belli. “Inoltre, potremo caratterizzare le popolazioni stellari, il gas ionizzato e il gas molecolare presente nelle galassie in funzione della durata dello spegnimento, e identificare i meccanismi coinvolti sia nello spegnimento rapido che in quello lento, grazie al confronto con le previsioni dei modelli teorici”.