45.000 galassie brillano nella nuova foto del telescopio James Webb

"Tra le domande più fondamentali in astronomia c'è: come si sono formate le prime stelle e galassie?" Lo scrive la NASA. Il telescopio spaziale James Webb non è nello spazio da molto tempo, ma sta già fornendo informazioni cruciali su questa questione monumentale.

Una nuova immagine catturata come parte di uno dei programmi scientifici più significativi di Webb, il JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, o JADES, non è solo visivamente sbalorditiva ma anche incredibilmente importante per gli scienziati che lavorano per comprendere la storia dell'universo, in particolare i suoi primi giorni.

Nell'ambito di JADES, Webb dedicherà poco più di un mese del suo prezioso tempo al telescopio per catturare e analizzare galassie molto deboli e distanti. Alcune delle osservazioni sono già state effettuate e i dati continuano ad arrivare da queste prime immagini.

"Mentre i dati stanno ancora arrivando, JADES ha già scoperto centinaia di galassie che esistevano quando l'universo aveva meno di 600 milioni di anni. Il team ha anche identificato galassie scintillanti con una moltitudine di stelle giovani e calde", spiega la NASA.

L'area, GOODS-South, è stata ripresa anche dal telescopio spaziale Hubble, che aiuta a mettere in prospettiva quanti dettagli in più offre Webb.

"Con JADES, vogliamo rispondere a molte domande, come: come si sono assemblate le prime galassie? Quanto velocemente hanno formato le stelle? Perché alcune galassie smettono di formare stelle?" afferma Marcia Rieke dell'Università dell'Arizona a Tucson, co-responsabile del programma JADES.

Ryan Endsley dell'Università del Texas ad Austin ha condotto uno studio sulle galassie che esistevano solo da 500 a 850 milioni di anni dopo il big bang. Questo periodo, noto come Epoca della Reionizzazione, rimane piuttosto misterioso.

La NASA spiega la reionizzazione, scrivendo: "Per centinaia di milioni di anni dopo il big bang, l'universo era pieno di una nebbia gassosa che lo rendeva opaco alla luce energetica. Entro un miliardo di anni dopo il big bang, la nebbia si era diradata e l'universo divenne trasparente, un processo noto come reionizzazione."

Alcuni scienziati credono che i buchi neri supermassicci abbiano causato l'omonima reionizzazione, altri credono che le galassie piene di giovani stelle, che bruciano a temperature estremamente elevate, siano state l'impulso alla reionizzazione.

Nell'ambito di JADES, Endsley e i suoi colleghi hanno studiato queste importantissime galassie antiche e lontane utilizzando lo strumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) di Webb. Il team voleva trovare prove della formazione stellare e ci è riuscito.

"Quasi ogni singola galassia che stiamo trovando mostra queste linee di emissione insolitamente forti che indicano un'intensa formazione stellare recente. Queste prime galassie erano molto brave a creare stelle calde e massicce", dice Endsley.

Le stelle luminose e massicce a loro volta emettevano torrenti di luce ultravioletta nello spazio, che cambiavano la natura del gas circostante da opaco a trasparente. Ciò è stato ottenuto attraverso la ionizzazione, che è il processo di rimozione degli elettroni dai loro nuclei.

Poiché le prime galassie avevano così tante stelle calde e massicce, potrebbero essere state il catalizzatore principale del processo di reionizzazione che è stato oggetto di accesi dibattiti all’interno della comunità scientifica.

"Endsley e i suoi colleghi hanno anche trovato prove che queste giovani galassie hanno subito periodi di rapida formazione stellare intervallati da periodi tranquilli in cui si sono formate meno stelle. Questi attacchi e sussulti potrebbero essersi verificati quando le galassie hanno catturato ammassi delle materie prime gassose necessarie per formare le stelle. In alternativa, poiché le stelle massicce esplodono rapidamente, potrebbero aver iniettato periodicamente energia nell’ambiente circostante, impedendo al gas di condensarsi per formare nuove stelle”, scrive la NASA.

Un'altra grande componente di JADES è la ricerca di galassie molto primordiali, che in questo contesto sono galassie che esistevano meno di 400 milioni di anni dopo il big bang.

"Studiando queste galassie, gli astronomi possono esplorare come la formazione stellare nei primi anni dopo il big bang fosse diversa da ciò che si vede nei tempi attuali. La luce proveniente dalle galassie lontane viene allungata a lunghezze d'onda più lunghe e colori più rossi dall'espansione dell'universo - un fenomeno chiamato redshift. Misurando il redshift di una galassia, gli astronomi possono scoprire quanto è lontana e, quindi, quando esisteva nell'universo primordiale", spiega la NASA.