Telescopio Webb risolve enigma cosmico: fusioni di galassie illuminano mistero dell’universo primordiale
Il telescopio spaziale James Webb e la scoperta delle galassie primordiali
Il telescopio spaziale James Webb, frutto della collaborazione tra NASA, ESA e CSA, è stato progettato con l’obiettivo di esplorare l’Universo primordiale. Grazie alla straordinaria risoluzione e sensibilità dello strumento NIRCam, è stato possibile svelare per la prima volta l’ambiente locale delle galassie nell’Universo primordiale, risolvendo uno dei misteri più enigmatici dell’astronomia: la presenza di luce proveniente da atomi di idrogeno che avrebbe dovuto essere completamente bloccata dal gas primordiale formatosi dopo il Big Bang.
• Il telescopio spaziale James Webb e la scoperta delle galassie primordiali
• Risoluzione di un mistero astronomico
• Le capacità del Webb e le osservazioni delle galassie primordiali
• Fusione di galassie ed emissione di idrogeno
• Ricerca futura e comprensione dell’evoluzione delle galassie
Risoluzione di un mistero astronomico
Le nuove osservazioni del Webb hanno rivelato piccoli e deboli oggetti che circondano le galassie da cui proviene l’emissione ‘inspiegabile’ di idrogeno. In combinazione con simulazioni all’avanguardia dell’Universo primordiale, è emerso che la fusione caotica di queste galassie vicine è la fonte di tale emissione di idrogeno.
La luce viaggia a una velocità finita (300.000 km al secondo), il che significa che più una galassia è lontana, più il tempo impiegato dalla sua luce per raggiungere il nostro Sistema Solare è lungo. Di conseguenza, osservare le galassie più distanti non solo ci permette di esplorare le regioni più remote dell’Universo, ma ci consente anche di studiare l’Universo com’era nel passato.
Le capacità del Webb e le osservazioni delle galassie primordiali
Per studiare l’Universo primordiale, gli astronomi necessitano di telescopi eccezionalmente potenti in grado di osservare galassie molto lontane e quindi molto deboli. Una delle capacità chiave del Webb è proprio la sua abilità di osservare queste galassie distanti, permettendo così di indagare la storia primordiale dell’Universo. Un team internazionale di astronomi ha sfruttato la straordinaria capacità del Webb per risolvere un mistero di lunga data nell’astronomia.
Le prime galassie erano siti di intensa e attiva formazione stellare, e come tali erano ricche fonti di un tipo di luce emessa dagli atomi di idrogeno chiamata emissione Lyman-α. Tuttavia, durante l’epoca della reionizzazione, un’enorme quantità di gas di idrogeno neutro circondava queste aree di attiva formazione stellare. Inoltre, lo spazio tra le galassie era riempito da più di questo gas neutro rispetto a oggi. Il gas può assorbire e disperdere molto efficacemente questo tipo di emissione di idrogeno, quindi gli astronomi hanno a lungo previsto che l’abbondante emissione Lyman-α rilasciata nell’Universo primordiale non dovrebbe essere osservabile oggi.
Questa teoria, tuttavia, non ha sempre resistito all’analisi, poiché esempi di emissione di idrogeno primordiale sono stati precedentemente osservati dagli astronomi. Questo ha presentato un mistero: come è possibile che questa emissione di idrogeno – che avrebbe dovuto essere da tempo assorbita o dispersa – venga osservata?
Fusione di galassie ed emissione di idrogeno
Il team ha ottenuto una svolta grazie alla straordinaria combinazione di risoluzione angolare e sensibilità del Webb. Le osservazioni con lo strumento NIRCam del Webb sono state in grado di risolvere galassie più piccole e deboli che circondano le galassie luminose da cui era stata rilevata l’emissione ‘inspiegabile’ di idrogeno. In altre parole, l’ambiente circostante di queste galassie sembra essere un luogo molto più affollato di quanto si pensasse in precedenza, pieno di piccole galassie deboli. Fondamentalmente, queste galassie più piccole interagivano e si fondevano l’una con l’altra, e il Webb ha rivelato che le fusioni di galassie svolgono un ruolo importante nel spiegare l’emissione misteriosa dalle prime galassie.
Il team ha poi utilizzato simulazioni al computer all’avanguardia per esplorare i processi fisici che potrebbero spiegare i loro risultati. Hanno scoperto che l’accumulo rapido di massa stellare attraverso le fusioni di galassie sia ha guidato una forte emissione di idrogeno sia ha facilitato la fuga di quella radiazione attraverso canali sgombrati dal gas neutro abbondante. Quindi, l’alto tasso di fusione delle galassie più piccole precedentemente non osservate ha presentato una soluzione convincente al mistero di lunga data dell’emissione ‘inspiegabile’ di idrogeno primordiale.
Ricerca futura e comprensione dell’evoluzione delle galassie
Il team sta pianificando osservazioni di follow-up con galassie in varie fasi di fusione, al fine di continuare a sviluppare la loro comprensione di come l’emissione di idrogeno viene espulsa da questi sistemi in cambiamento. In definitiva, ciò consentirà di migliorare la nostra comprensione dell’evoluzione delle galassie.