Webb spinge i confini dell’Universo osservabile più vicino al Big Bang

Il telescopio spaziale NASA/ESA/CSA James Webb si è superato ancora una volta, mantenendo la promessa di spingere i confini dell’Universo osservabile verso l’alba cosmica con la conferma di una galassia luminosa che esisteva 280 milioni di anni dopo il Big Bang.

Ormai Webb ha stabilito che alla fine supererà praticamente ogni punto di riferimento stabilito in questi primi anni, ma la galassia appena confermata, MoM-z14, contiene indizi intriganti sulla cronologia storica dell’Universo e su quanto fosse diverso il luogo primitivo da quanto gli astronomi si aspettassero.

“Con Webb, siamo in grado di vedere più lontano di quanto gli esseri umani abbiano mai visto prima, e non assomiglia affatto a ciò che avevamo previsto, il che è sia stimolante che entusiasmante”, ha detto 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 sui “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 uno spostamento verso il rosso di 14,44, il che significa che la sua luce ha viaggiato attraverso lo spazio (in espansione), venendo 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 spettroscopia più dettagliata, così da sapere esattamente cosa stiamo vedendo e quando,” ha detto Pascal Oesch dell’Università di Ginevra in Svizzera, co-investigatore principale dell’indagine.

MoM-z14 fa parte di un gruppo in crescita di galassie sorprendentemente luminose nell’Universo primordiale – cento volte più di quanto gli studi teorici avevano previsto prima del lancio di Webb, secondo il team di ricerca.

“C’è un crescente divario tra teoria e osservazione legati all’Universo primordiale, che presenta domande interessanti da esplorare in futuro”, ha detto Jacob Shen, ricercatore post-dottorato al MIT e membro del team di ricerca.

Un luogo dove ricercatori e teorici possono cercare risposte è la popolazione di stelle più antica della galassia della 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 primitive, incluso il MoM-z14.

“Possiamo prendere esempio dall’archeologia e osservare queste antiche stelle nella nostra galassia come fossili dell’Universo primordiale, tranne che in astronomia siamo abbastanza fortunati da avere Webb che ha visto così tanto da avere anche informazioni dirette sulle galassie di quel periodo. Si scopre che stiamo osservando alcune delle stesse caratteristiche, come questo insolito arricchimento dell’azoto,” ha detto Naidu.

Con la galassia MoM-z14 esistente solo 280 milioni di anni dopo il big bang, non c’era abbastanza tempo perché generazioni di stelle produssero quantità così elevate di azoto come si aspettavano gli astronomi.

Una teoria che i ricercatori sottolineano è che l’ambiente denso dell’Universo primordiale abbia portato alla produzione di stelle supermassicce capaci di produrre più azoto di qualsiasi stella osservata nell’Universo locale.

La galassia MoM-z14 mostra anche segni di sgomberamento della densa nebbia primordiale di idrogeno dell’Universo primordiale nello spazio circostante. Uno dei motivi per cui Webb fu originariamente costruito era definire la linea temporale di questo periodo di “clearing” della storia cosmica, che gli astronomi chiamano reionizzazione.

È in questo periodo che le prime stelle producevano luce di energia sufficientemente alta da sfondare il denso gas idrogeno dell’Universo primordiale e iniziare a viaggiare nello spazio, arrivando infine a Webb e a noi. Galaxy MoM-z14 fornisce un altro indizio per mappare la linea temporale della reionizzazione, un lavoro che non era possibile fino a quando Webb non sollevò il velo su questa era dell’Universo.

Anche 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 brillante 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 spingere sempre più indietro nello spazio e nel tempo, trovando galassie sorprendentemente più luminose come GN-z11.

Man mano che Webb continua a scoprire altre di queste galassie inaspettatamente luminose, è chiaro che le prime non sono state un caso. “È un periodo incredibilmente emozionante, con Webb che rivela l’Universo primordiale come mai prima d’ora e ci mostra quanto c’è ancora da scoprire” ha aggiunto Yijia Li, studentessa laureata alla Pennsylvania State University e membro del team di ricerca.

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