Nel maggio 2025, gli astronomi che lavorano con il telescopio spaziale James Webb hanno fatto una delle scoperte più intriganti dell’anno: una galassia lontana chiamata Zhúlóng, situata a oltre 12,8 miliardi di anni luce di distanza. L'osservazione di una struttura così ben formata e organizzata a un’epoca così precoce nella cronologia dell'universo ha affascinato gli astrofisici e sfidato le ipotesi consolidate sulla formazione delle galassie. Le braccia a spirale di Zhúlóng, il rigonfiamento centrale e la struttura del disco maturo hanno un'incredibile somiglianza con la Via Lattea, ma emersero in un periodo in cui l'universo aveva meno di un miliardo di anni — troppo presto, secondo i modelli cosmologici attuali, perché esistesse tale complessità.

Il nome della galassia, Zhúlóng, è ispirato a una torcia del drago mitologico dell'antica cosmologia cinese, riflettendo la brillantezza ardente e l'ordine inaspettato che definiscono il suo aspetto. Quando è stata osservata nello spettro vicino all'infrarosso utilizzando gli avanzati strumenti NIRCam e NIRSpec di Webb, Zhúlóng ha rivelato una struttura a spirale definita con accenni di formazione di barre, caratteristiche tipicamente associate a stadi molto più tardivi nell'evoluzione galattica. Il suo redshift di circa z = 5.2 la colloca tra le galassie più antiche note per esibire una morfologia così sviluppata. La regolarità della sua forma contraddice la natura caotica e grumosa prevista per le galassie dell'universo primordiale, che si pensava fossero irregolari, compatte e prive di braccia o rigonfiamenti ben definiti.

Ciò che rende questa scoperta particolarmente significativa è che aggiunge prove crescenti a suggerire che la formazione delle galassie è avvenuta più rapidamente e più efficientemente di quanto si credeva in precedenza. Fino a poco tempo fa, gli scienziati si aspettavano che le galassie complesse — in particolare le spirali come la nostra — impiegassero diversi miliardi di anni per formarsi, assemblandosi gradualmente attraverso una serie di fusioni e un lento accrescimento di materia. Zhúlóng sfida questa concezione. La sua esistenza suggerisce che, in determinate condizioni, strutture galattiche massicce e organizzate potrebbero coalescere in meno di un miliardo di anni, indicando meccanismi alternativi di evoluzione galattica o condizioni inaspettate dell'universo primordiale che promuovevano la rapida formazione di stelle e la stabilizzazione del disco.

Zhúlóng è stata rilevata come parte del JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), che è stato fondamentale nell’identificare galassie ad alto redshift grazie alla sensibilità e risoluzione senza pari di Webb. La scoperta è stata confermata da un'analisi spettroscopica, che ha rivelato la composizione della sua popolazione stellare, delle regioni di formazione stellare e della metallicità. Sorprendentemente, Zhúlóng contiene già stelle con livelli relativamente alti di metalli — elementi più pesanti dell'elio — che vengono tipicamente prodotti attraverso generazioni successive di formazione stellare. Ciò implica che la galassia avesse già subito una significativa evoluzione chimica in un lasso di tempo cosmologico molto breve.

Il suo tasso di formazione stellare, calcolato dalle sue linee di emissione e distribuzione dell'energia spettrale, appare coerente con quello di altre galassie di grande massa all'epoca, ma è la sua struttura che la distingue veramente. A differenza delle disposizioni grumose e caotiche di altre galassie primordiali, Zhúlóng mostra simmetria rotazionale, suggerendo un disco stabilizzato, potenzialmente dinamicamente freddo — una caratteristica che non dovrebbe esistere a un’epoca così precoce. Se confermata da ulteriori osservazioni e modellazioni, questa scoperta potrebbe portare a una significativa revisione delle simulazioni attuali sulla formazione delle galassie e influenzare anche la nostra comprensione del ruolo della materia oscura nelle dinamiche galattiche primordiali.

Inoltre, Zhúlóng sfida non solo il tempismo ma anche la scala. La sua dimensione e massa sono notevoli, rendendo difficile conciliarla con lo scenario di crescita graduale suggerito dal modello gerarchico della formazione delle strutture. Questo modello sostiene che le piccole strutture si formarono per prime e si fusero nel tempo per creare galassie più grandi. La presenza di una spirale massiccia e stabile come Zhúlóng a z = 5.2 implica che o tali fusioni avvennero molto più rapidamente di quanto ci si aspettasse, o che il collasso monolitico e la stabilizzazione del disco possono verificarsi in condizioni specifiche, precedentemente sottovalutate.

Le implicazioni di questa scoperta si ripercuotono attraverso molti aspetti della cosmologia. Se le galassie a spirale come Zhúlóng erano più comuni nell'universo primordiale di quanto si pensasse, la cronologia della formazione delle strutture cosmiche dev'essere regolata.