Le osservazioni del Telescopio Spaziale James Webb (JWST) della galassia GN-z11 hanno rivelato un ammasso di elio nell’alone galattico che potrebbe contenere la tanto ricercata prima generazione di stelle.
Stelle come il Sole contengono metalli che sono stati forgiati solo nelle ultime fasi della vita stellare. Questi elementi provengono da generazioni precedenti di stelle che hanno prodotto questi elementi più pesanti come dono finale all’universo. Il Sole è classificato come una stella di Popolazione I, mentre i suoi predecessori immediati, che contengono proporzioni inferiori di metalli, sono noti come stelle di Popolazione II. Alcune stelle di Popolazione II possono essere osservate guardando molto indietro nel tempo o trovando stelle di piccola massa che invecchiano lentamente.
La ricerca delle stelle di Popolazione III
Da tempo una delle priorità dell’astronomia è stata quella di cercare di trovare stelle di Popolazione III, quelle che non hanno predecessori e si sono formate invece da materiale primordiale lasciato dal Big Bang. Non siamo ancora riusciti a farlo, ma ora potremmo essere vicini.
La galassia GN-z11
Per sette anni GN-z11 è stata la galassia più lontana conosciuta, scoperta dal telescopio spaziale Hubble e la sua distanza identificata nel 2015. Il JWST ha tolto quella corona, ma ha restituito molto allo status di GN-z11, rivelando il buco nero supermassiccio più antico mai trovato e l’azoto lasciato da stelle “mostri celesti” 5.000-10.000 volte la massa del Sole.
La finestra di osservazione
Poiché maggiore è la massa di una stella, più breve è la sua vita, c’è solo una breve finestra per catturare un tale oggetto mentre è attivo. Un passo sulla strada è identificare luoghi in cui si può trovare gas primordiale, da cui potrebbero formarsi stelle di Popolazione III, e questo è ciò che il JWST potrebbe aver fatto ora.
Un team guidato dal professor Roberto Maiolino ha trovato un ammasso di elio nel alone di GN-z11 utilizzando lo spettrografo a infrarossi vicini del JWST.
“Il fatto che non vediamo nulla oltre l’elio suggerisce che questo ammasso deve essere abbastanza primordiale”, ha affermato Maiolino in una dichiarazione. “Questo è qualcosa che era previsto dalla teoria e dalle simulazioni nelle vicinanze di galassie particolarmente massicce di queste epoche, che dovrebbero esserci sacche di gas primordiale sopravvissute nel alone, e queste potrebbero collassare e formare ammassi di stelle di Popolazione III”.
Infatti, Maiolino pensa che le stelle di Popolazione III che non abbiamo visto direttamente possano essere ciò che sta illuminando questo gas, come suggerito dalla larghezza della linea di emissione doppiamente ionizzata nello spettro.
Sebbene le stelle siano molto più luminose delle sacche di gas illuminate indirettamente, sono anche notevolmente più piccole. Stiamo vedendo GN-z11 come era solo 400 milioni di anni dopo che l’universo si è formato, e le immense distanze coinvolte rendono eccezionalmente difficile risolvere ammassi di stelle, figuriamoci oggetti individuali. Tuttavia, il JWST è programmato per trascorrere ancora più tempo su questa cruciale galassia, costruendo immagini ad alta risoluzione. Ora che sanno dove guardare, Maiolino e i suoi colleghi sperano di utilizzare queste osservazioni più approfondite per trovare stelle appena emerse all’interno di sacche primordiali come quella che hanno identificato.
Se il team ha ragione, ci aspetta uno spettacolo, con indizi che le stelle più pesanti che stanno inseguendo hanno masse di almeno 500 volte quella del Sole. Queste potrebbero non eguagliare i “mostri celesti” il cui lascito di azoto è stato individuato, ma sarebbero più massicce di qualsiasi stella nella nostra galassia o in qualcosa di vicino. Collettivamente, si aspettano che questo primo ammasso stellare stia rilasciando circa 20 miliardi di volte tanta luce quanto il Sole.
Un rapporto sulla scoperta è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics e può essere visto su ArXiv.org.
