Una delle scoperte sorprendenti ottenute grazie al telescopio spaziale James Webb è la rivelazione di galassie massicce nell’universo primordiale. Si pensava che nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang esistessero solo galassie giovani e piccole, una sorta di neonate galassie. Tuttavia, alcune delle galassie recentemente scoperte si presentano come enormi e mature, comparabili a quelle che osserviamo oggi.
Recentemente sono state identificate altre tre di queste “galassie mostruose”, che hanno una massa simile alla nostra Via Lattea. Queste galassie stanno formando stelle con un’efficienza quasi doppia rispetto a quelle che si sono formate successivamente nell’universo. Pur rimanendo all’interno delle teorie cosmologiche standard, i ricercatori affermano che queste scoperte evidenziano quanto ci sia ancora da scoprire riguardo all’universo primordiale.
“Le nostre ricerche stanno ridefinendo la nostra comprensione della formazione delle galassie nell’universo primordiale”, sono state le parole del responsabile di un recente studio e ricercatore post-dottorato all’Università di Ginevra in un comunicato stampa.
Il modello cosmologico più accettato è il modello Lambda Cold Dark Matter (LCDM), il quale postula che le prime galassie nell’universo non abbiano avuto abbastanza tempo per diventare così massicce e dovrebbero aver avuto dimensioni più modeste.
Le nuove scoperte, pubblicate sulla rivista Nature, sono state effettuate utilizzando le capacità spettroscopiche del JWST a lunghezze d’onda nel vicino infrarosso. Questo consente agli astronomi di studiare sistematicamente galassie nell’universo lontano e primordiale, includendo queste tre galassie massicce e oscurate dalla polvere. Lo studio è stato condotto nell’ambito del programma FRESCO del telescopio (First Reionization Epoch Spectroscopically Complete Observations), che utilizza lo spettrografo NIRCam/grism del JWST per misurare distanze e masse stellari delle galassie in modo preciso. I risultati potrebbero suggerire che la formazione di stelle nell’universo primordiale sia stata molto più efficiente di quanto non si pensasse in precedenza, il che sfida i modelli di formazione galattica esistenti.
Il NIRCAM del JWST opera su un intervallo di lunghezze d’onda che va da 0,6 a 5 micron. Credito: NASA.
Tuttavia, c’è stata una certa controversia riguardo alla reale grandezza e maturità di queste galassie. Ad agosto, un altro studio ha messo in discussione le precedenti scoperte di galassie “impossibilmente grandi”, suggerendo che ciò che era stato osservato potesse essere il risultato di un’illusione ottica, poiché la presenza di buchi neri in alcune di queste galassie primordiali le faceva apparire molto più luminose e grandi di quanto non fossero realmente.
Questo ultimo studio ha fatto parte del nuovo programma FRESCO con il JWST per analizzare sistematicamente un campione completo di galassie all’interno del primo miliardo di anni di storia cosmica per determinare se siano dominate dall’ionizzazione da parte di giovani stelle (galassie starburst) o da un nucleo galattico attivo (AGN), ovvero un buco nero. I ricercatori affermano che questo nuovo approccio consente stime precise delle distanze e misurazioni affidabili delle masse stellari per l’intero campione di galassie.
“Le nostre scoperte evidenziano il potere straordinario della spettroscopia NIRCam/grism”, ha affermato un ricercatore dell’Università di Ginevra e principale investigatore del programma FRESCO. “Lo strumento a bordo del telescopio spaziale ci consente di identificare e studiare la crescita delle galassie nel tempo, ottenendo una visione più chiara di come la massa stellare si accumuli nel corso della storia cosmica.”
Le immagini di sei candidati a galassie massicce, segnalate nel febbraio 2023, mostrano oggetti visibili 500-700 milioni di anni dopo il Big Bang. Una delle sorgenti (in basso a sinistra) potrebbe contenere un numero di stelle pari a quello della Via Lattea attuale, secondo i ricercatori, ma è 30 volte più compatta. Credito: NASA, ESA, CSA, I. Labbe (Swinburne University of Technology). Elaborazione delle immagini: G. Brammer (Cosmic Dawn Center dell’Istituto Niels Bohr presso l’Università di Copenaghen).
È certo che i ricercatori continueranno a fare osservazioni di tutte queste galassie recentemente scoperte, il che spera di risolvere eventuali domande rimaste circa la massa di queste galassie e se la formazione stellare fosse più rapida durante l’universo primordiale. Le nuove osservazioni di più galassie grandi ma giovani sollevano interrogativi sul fatto che queste galassie siano effettivamente mostri sorprendenti o illusioni ottiche. In ogni caso, tutte le scoperte pongono nuove domande riguardo al processo di formazione di stelle e galassie nell’universo primordiale.
“C’è ancora un senso di intrigo”, si è detto a proposito di questo tema da un laureato dell’Università del Texas ad Austin (UT). “Non tutto è completamente chiaro. È proprio questo che rende affascinante fare questo tipo di scienza, perché sarebbe un campo terribilmente noioso se un articolo risolvesse tutto, o se non ci fossero più domande da considerare.”
Ulteriori letture:
Università di GinevraUC Santa CruzNature