Una sorprendente osservazione del telescopio spaziale James Webb (JWST) della NASA ha rivelato un residuo di una galassia che ha sbirciato attraverso la densa nebbia dell’universo primordiale appena 330 milioni di anni dopo il Big Bang. La recente individuazione della luce ultravioletta proveniente da questa galassia distante — chiamata JADES-GS-z13-1 — ha sorpreso i ricercatori, infrangendo le aspettative precedenti sulla formazione delle prime galassie.
Poco dopo il Big Bang, l’universo in via di sviluppo era offuscato da una densa nebbia di idrogeno neutro, che bloccava la luce emessa dalle galassie. Tuttavia, GS-z13-1 ha sfidato tutte le probabilità e ha infranto la barriera con una lunghezza d’onda di luce nota come emissione Lyman-alfa. Irradiata dagli atomi di idrogeno, l’emissione è apparsa molto più forte del previsto; gli astronomi stanno ora cercando di decifrare da dove provenga la radiazione di questa galassia e cosa ciò possa significare per gli studi continui sull’universo primordiale.
Il telescopio spaziale James Webb individua il redshift
La Near-Infrared Camera (NIRc) e il Mid-Infrared Instrument (MIRI) del JWST sono stati fondamentali nell’identificare la galassia e stimare il suo redshift, che riflette la sua distanza dalla Terra in base a come la sua luce si allunga mentre si muove attraverso uno spazio in continua espansione. La maggior parte delle galassie si sta allontanando continuamente e, man mano che si allontanano, la luce che emettono si sposta verso lunghezze d’onda più lunghe all’estremità “rossa” dello spettro elettromagnetico.
Le immagini del JWST, come spiegato in uno studio pubblicato su Nature, hanno fissato una stima iniziale del redshift di 12,9 per la galassia, e ulteriori analisi hanno fornito un redshift più definitivo di 13,0; questa cifra indica che la galassia è stata osservata 330 milioni di anni dopo il Big Bang.
Ripensare la reionizzazione
I ricercatori, tuttavia, non si aspettavano di vedere la prominente radiazione Lyman-alfa che è stata catturata insieme alla galassia. Gran parte della nebbia di idrogeno neutro che permeava l’universo primordiale si dissipò durante un periodo chiamato epoca della reionizzazione. Mentre questo periodo si svolgeva, l’idrogeno neutro iniziava a separarsi in gas ionizzato (a causa della luce delle prime stelle), rendendo l’universo più trasparente. Il ruolo della radiazione Lyman-alfa solleva molte domande per i ricercatori, apparentemente fissando le fasi iniziali della reionizzazione a 330 milioni di anni dopo il Big Bang.
“Non avremmo davvero dovuto trovare una galassia come questa, data la nostra comprensione di come si è evoluto l’universo,” ha detto un coautore della ricerca, Kevin Hainline dell’Università dell’Arizona, in una dichiarazione. “Potremmo pensare all’universo primordiale come avvolto in una densa 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.”
Come è nata la luce galattica
I ricercatori non sono certi della fonte esatta della radiazione proveniente da GS-z13-1, ma hanno elaborato alcune teorie. Una possibilità è che la luce possa provenire dalla prima generazione di stelle formatesi nell’universo, più calde e più luminose delle stelle formatesi in epoche successive. I ricercatori dicono che la luce potrebbe anche avere radici in un potente nucleo galattico guidato da uno dei primi buchi neri supermassicci.
Il team di ricerca è pronto a scoprire risposte con ulteriori osservazioni di GS-z13-1, che potrebbero aiutare a modellare prospettive completamente nuove sull’universo primordiale e su come la reionizzazione abbia portato a cambiamenti radicali.