Un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista “Open Journal of Astrophysics” riporta le prove che la galassia MoM-z14 è la più lontana conosciuta finora. Un team di ricercatori guidato dal Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha usato il telescopio spaziale James Webb all’interno dell’indagine chiamata “Mirage or Miracle” (MoM), in cui lo strumento NIRSpec è stato utilizzato per verificare la natura di galassie molto luminose e potenzialmente molto lontane osservate nelle immagini catturate dallo strumento NIRCam. I risultati confermano che vediamo MoM-z14 com’era circa 280 milioni di anni dopo il Big Bang, una nuova conferma che già all’epoca c’erano galassie molto attive.
L’immagine (NASA, ESA, CSA, STScI, Rohan Naidu (MIT); Elaborazione: Joseph DePasquale (STScI)) mostra la galassia MoM-z14 fotografata dallo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) del telescopio spaziale James Webb con un’immagine dal cosiddetto COSMOS Legacy Field sullo sfondo.
Uno degli scopi del telescopio spaziale James Webb è proprio quello di cercare le galassie più antiche, per osservare le prime fasi della loro formazione. L’ideale sarebbe trovare le prime stelle mai esistite nell’universo. Per ora sta trovando galassie molto antiche che hanno un livello di evoluzione superiore a quanto ci si aspettasse. Alcune sono talmente lontane da rendere difficile il calcolo preciso della loro distanza, com’è successo con JADES-Gs-z14-1.
I risultati dell’indagine “Mirage or Miracle” sono stati sorprendenti, indicando che esistono fonti luminose molto antiche molto più numerose di quanto previsto dai modelli cosmologici attuali. Sono risultati arrivati quando il telescopio spaziale James Webb stava già mostrando un universo primordiale in cui c’erano già galassie evolute, anche se ancora molto compatte.
Le analisi spettroscopiche possibili grazie allo strumento NIRSpec del telescopio spaziale James Webb permettono di analizzare il redshift, lo spostamento verso il rosso delle galassie osservate, dovuto al loro allontanamento, che segue l’espansione dell’universo. Il redshift aumenta con la distanza perciò la sua analisi è cruciale per calcolare la distanza di una galassia lontana. Nel caso della galassia MoM-z14, quell’analisi ha confermato che si tratta di una galassia primordiale che vediamo com’era circa 13,5 miliardi di anni fa.
L’analisi spettroscopica della galassia MoM-z14 ha permesso anche di esaminare la sua composizione grazie alle “firme chimiche” lasciate dagli elementi nelle sue emissioni elettromagnetiche. Ciò ha riservato un’ulteriore sorpresa perché è stata rilevata una notevole quantità di azoto in un’epoca in cui gli astronomi ritenevano che ve ne fosse molto poco. Ciò significa che 280 milioni di anni dopo il Big Bang c’erano già state generazioni di stelle che avevano generato quell’azoto ed erano esplose, spargendolo in giro per diventare parte di stelle di generazioni successive.
L’unica spiegazione esistente al momento per una tale quantità di azoto nella galassia MoM-z14 è che si tratti di una conseguenza della sua struttura. Quel tipo di galassia era molto compatta e quindi densa, di conseguenza poteva formare stelle supermassicce nelle quali poteva essere generato quell’azoto.
Queste galassie primordiali eppure già evolute sono ancora difficili da spiegare con gli attuali modelli cosmologici. I ricercatori hanno proposto alcune possibili spiegazioni, basate anche su modifiche a quei modelli, come ad esempio il lambda-CDM, che riguarda la materia oscura. Sono ipotesi che sono già in fase di studio da vari team di cosmologi.
Ogni nuova conferma di una galassia primordiale luminosa come MoM-z14 può offrire nuove informazioni su quella fase della storia dell’universo. Queste scoperte portano gli astronomi più vicino all’epoca della reionizzazione, in cui l’universo, che prima era oscuro, divenne luminoso. Questo studio ha offerto i primi risultati dall’indagine “Mirage or Miracle” e altri seguiranno. Un campione abbondante di galassie di quel tipo è cruciale per ottenere sufficienti informazioni per capire i motivi della loro evoluzione così rapida.
