JADES-GS-z13-1: JWST scopre una galassia “totalmente inaspettata” dall’alba dell’universo

La cosa straordinaria di avere telescopi che possono guardare sempre più indietro nel passato è essere sorpresi da ciò che vediamo. Con il telescopio a infrarossi JWST, speravamo di imparare di più sulla formazione delle galassie, oltre a chiarire i misteri su come i buchi neri supermassicci siano diventati così grandi. Ma ci sono state alcune sorprese mentre guardiamo sempre più indietro nel passato. Uno di questi misteri è stato sollevato dalla galassia JADES-GS-z13-1, situata a circa 33 miliardi di anni luce da noi. Questa galassia ha un redshift di 13.0, che è una misura di quanto la luce di una galassia sia stata allungata dall’espansione dell’universo. Un redshift di 13 significa che la luce della galassia ha viaggiato verso di noi da circa 330 milioni di anni dopo il Big Bang. Ci sono galassie più antiche che abbiamo osservato, ma questa risulta essere particolarmente strana. Ciò che la rende così strana sono i suoi spettri, che hanno mostrato un grande picco nella Lyman-alfa, o la linea di emissione dell’idrogeno. Anche se le stelle sono fatte di idrogeno – quindi questo potrebbe non sembrare troppo strano – questa è una linea di emissione che non ci aspettavamo di vedere così presto nell’universo. “L’universo primordiale era immerso in una fitta nebbia di idrogeno neutro,” ha spiegato Roberto Maiolino, un membro del team dell’Università di Cambridge e University College London, in una dichiarazione. “La maggior parte di questa foschia è stata sollevata in un processo chiamato reionizzazione, che è stato completato circa un miliardo di anni dopo il Big Bang. GS-z13-1 è vista quando l’universo aveva solo 330 milioni di anni, eppure mostra una firma sorprendentemente chiara e inequivocabile di emissione Lyman-alfa che può essere vista solo una volta che la nebbia circostante si è completamente sollevata. Questo risultato era totalmente inaspettato dalle teorie sulla formazione delle galassie primordiali e ha colto di sorpresa gli astronomi.” Prima della reionizzazione, quando si formarono abbastanza stelle per reionizzare il gas di idrogeno, i cosmologi credevano che ci fosse un “età oscura” cosmica quando l’universo era riempito con una fitta “nebbia” di idrogeno neutro, che si schiarì gradualmente man mano che si formavano stelle e galassie. Entro il redshift 6, circa 12.716 miliardi di anni nel nostro passato, gli astronomi credono che questo processo sarebbe stato completato. Ma prima di allora, la luce ultravioletta dovrebbe essere sempre più difficile da vedere, poiché sarebbe oscurata da sempre più idrogeno privato dei suoi elettroni. Eppure, ecco JADES-GS-z13-1, che sfida i nostri migliori modelli dell’universo. “Non avremmo davvero dovuto trovare una galassia come questa, data la nostra comprensione del modo in cui l’universo si è evoluto,” ha aggiunto Kevin Hainline, un membro del team dell’Università dell’Arizona. “Potremmo pensare all’universo primordiale come avvolto in una fitta nebbia che renderebbe estremamente difficile trovare anche potenti fari che sbirciano attraverso, eppure qui vediamo il raggio di luce di questa galassia che perfora il velo. Questa affascinante linea di emissione ha enormi implicazioni per come e quando l’universo si è reionizzato.” “Vedere la linea a REDSHIFT 13 è FOLLE, tutti,” ha aggiunto Hainline su X quando è stato pubblicato un preprint del documento. “È così scioccante che quando l’abbiamo vista nei nostri dati JADES ha quasi distolto l’attenzione dalla nostra conferma di JADES-GS-z14-0, perché era così senza precedenti. Come fa questa luce a trovare la sua strada verso di noi attraverso l’universo opaco?” Purtroppo, non abbiamo una spiegazione del perché la linea di emissione dell’idrogeno di questa galassia sarebbe visibile così presto nell’universo. La Dinamica Newtoniana Modificata (MOND) prevede che la reionizzazione avverrebbe prima di quanto suggerisca il modello standard, ma è un po’ presto per suggerire una nuova fisica, con il team che afferma che un buco nero supermassiccio in accrescimento e il cono di ionizzazione associato potrebbero offrire una spiegazione alternativa per la larga linea Lyman-alfa, tra altre possibilità. “La grande bolla di idrogeno ionizzato che circonda questa galassia potrebbe essere stata creata da una popolazione peculiare di stelle – molto più massicce, più calde e più luminose delle stelle formatesi in epoche successive, e possibilmente rappresentative della prima generazione di stelle,” ha aggiunto Joris Witstok dell’Università di Cambridge. Per ora, dovremo aspettare ulteriori osservazioni dell’universo primordiale per avere più indizi su cosa stia succedendo qui. Lo studio è pubblicato su Nature.