Il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA ha superato ancora una volta se stesso, mantenendo la promessa di spingere i confini dell’Universo osservabile più vicino all’alba cosmica con la conferma di una galassia luminosa esistita 280 milioni di anni dopo il Big Bang. Webb ha ormai stabilito che alla fine supererà praticamente ogni traguardo raggiunto in questi primi anni, ma la galassia appena confermata, MoM-z14, contiene indizi intriganti sulla cronologia storica dell’Universo e su quanto fosse diverso l’Universo primordiale da quanto si aspettassero gli astronomi.
“Con Webb, siamo in grado di vedere più lontano di quanto gli esseri umani abbiano mai fatto prima, e non assomiglia per niente a quanto avevamo previsto, il che è allo stesso tempo stimolante ed entusiasmante”, ha affermato Rohan Naidu del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Massachusetts Institute of Technology (MIT), autore principale di un articolo sulla galassia MoM-z14 pubblicato sull’Open Journal of Astrophysics.
A causa dell’espansione dell’Universo, guidata dall’energia oscura, la discussione sulle distanze fisiche e sugli “anni fa” diventa complicata quando si guarda così lontano. Utilizzando lo strumento NIRSpec ( Near-Infrared Spectrograph ) di Webb, gli astronomi hanno confermato che MoM-z14 ha un redshift cosmologico di 14,44, il che significa che la sua luce ha viaggiato attraverso lo spazio (in espansione), essendo allungata e “spostata” verso lunghezze d’onda più lunghe e rosse, per circa 13,5 dei 13,8 miliardi di anni di esistenza stimati dell’Universo.
“Possiamo stimare la distanza delle galassie dalle immagini, ma è davvero importante approfondire e confermare con una spettroscopia più dettagliata, in modo da sapere esattamente cosa stiamo osservando e quando “, ha affermato Pascal Oesch dell’Università di Ginevra in Svizzera, co-ricercatore principale dell’indagine.
Caratteristiche intriganti
MoM-z14 fa parte di un gruppo crescente di galassie sorprendentemente luminose nell’Universo primordiale: 100 volte di più di quanto previsto dagli studi teorici prima del lancio del satellite Webb, secondo il team di ricerca. “C’è un divario crescente tra teoria e osservazione relativa all’Universo primordiale, che pone interrogativi interessanti da esplorare in futuro”, ha affermato Jacob Shen, ricercatore post-dottorato al MIT e membro del team di ricerca.
Un luogo in cui ricercatori e teorici possono cercare risposte è la più antica popolazione di stelle nella Via Lattea. Una piccola percentuale di queste stelle ha mostrato elevate quantità di azoto, che si riscontra anche in alcune osservazioni di Webb sulle galassie primordiali, tra cui MoM-z14.
“Possiamo prendere spunto dall’archeologia e considerare queste antiche stelle nella nostra galassia come fossili dell’Universo primordiale, solo che in astronomia siamo abbastanza fortunati da avere una capacità di osservazione del telescopio Webb così ampia da avere anche informazioni dirette sulle galassie di quel periodo. A quanto pare, stiamo osservando alcune delle stesse caratteristiche, come questo insolito arricchimento di azoto”, ha affermato Naidu.
Poiché la galassia MoM-z14 esisteva solo 280 milioni di anni dopo il Big Bang, non c’era abbastanza tempo perché generazioni di stelle producessero quantità di azoto così elevate come gli astronomi si aspetterebbero. Una teoria avanzata dai ricercatori è che l’ambiente denso dell’Universo primordiale abbia portato alla formazione di stelle supermassicce capaci di produrre più azoto di qualsiasi stella osservata nell’Universo locale.
La galassia MoM-z14 mostra anche segni di dissoluzione della fitta nebbia di idrogeno primordiale dell’Universo primordiale nello spazio circostante. Uno dei motivi per cui Webb fu originariamente costruita era definire la cronologia di questo periodo di “ripulitura” della storia cosmica, che gli astronomi chiamano reionizzazione. Questo è il momento in cui le stelle primordiali producevano luce di energia sufficientemente elevata da penetrare il denso gas di idrogeno dell’Universo primordiale e iniziare a viaggiare nello spazio, raggiungendo infine Webb e noi. La galassia MoM-z14 fornisce un altro indizio per mappare la cronologia della reionizzazione, lavoro che non era possibile fino a quando Webb non sollevò il velo su quest’era dell’Universo.
L’eredità della scoperta continua
Già prima del lancio di Webb, c’erano indizi che qualcosa di molto inaspettato fosse accaduto nell’Universo primordiale, quando il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA scoprì la luminosa galassia GN-z11 400 milioni di anni dopo il Big Bang. Webb confermò la distanza della galassia, all’epoca la più lontana di sempre. Da lì, Webb ha continuato a spingersi sempre più indietro nello spazio e nel tempo, trovando altre galassie sorprendentemente luminose come GN-z11.
Mentre Webb continua a scoprire altre galassie inaspettatamente luminose, è chiaro che le prime non sono state un caso fortuito. “È un momento incredibilmente emozionante, con Webb che svela l’Universo primordiale come mai prima e ci mostra quanto c’è ancora da scoprire”, ha aggiunto Yijia Li, studentessa laureata presso la Pennsylvania State University e membro del team di ricerca.
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