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Le recenti osservazioni della galassia Jades-Gs-z14-0, effettuate dal telescopio spaziale James Webb e dal radiointerferometro Alma, hanno rivelato notevoli quantità di ossigeno presenti al suo interno. La scoperta ha sorpreso non poco gli scienziati, perché Jades-Gs-z14-0 si è formata quando l’Universo aveva meno di trecento milioni di anni e cioè in una fase in cui, secondo le attuali teorie cosmologiche, gli atomi di ossigeno non potevano essersi ancora formati.
Jades-Gs-z14-0 è la galassia più distante, e quindi la più antica, che abbiamo scoperto finora. E’ una struttura di tipo Lyman-break, la luce che ha emesso ha viaggiato nell’Universo per 13,4 miliardi di anni prima di raggiungerci ed essere intercettata nel 2024 dal telescopio James Webb, durante un censimento di galassie con redshift z>10 chiamato Jades (Jwst Advanced Deep Extragalactic Survey).
Gs-z14-0 è certamente una delle prime galassie apparse nel Cosmo, le stelle presenti quindi dovrebbero essere chimicamente le più semplici, composte soltanto da idrogeno (il primo e più leggero elemento che si è formato nell’Universo), forse con qualche traccia di elio o litio. Gli elementi più pesanti, detti anche ‘metallici’, compaiono milioni di anni dopo. La loro formazione è il risultato di processi che implicano più generazioni di stelle ed esplosioni di supernove, quest’ultime in grado di sprigionare l’energia necessaria a innescare la fusione di atomi leggeri per formarne di nuovi, più pesanti.
L’ossigeno, insieme a carbonio e azoto, è infatti nato in una fase evolutiva successiva: come si spiega allora la sua esistenza nella galassia più vecchia che conosciamo?
La scoperta dimostra che la ricostruzione cronologica degli eventi successivi al Big Bang deve contenere certamente degli errori. L’evoluzione stellare, già prima della nascita di Gs-z14-0, evidentemente si trovava in una fase molto più avanzata rispetto a ciò che è stato teorizzato finora.
L’ossigeno rilevato, inoltre, non è il solo elemento metallico presente dentro Gs-z14-0, la galassia ne contiene anche altri e in quantità dieci volte superiori alle aspettative.
«Sono rimasto sbalordito da questi risultati inattesi – ha commentato Stefano Carniani della Scuola Normale Superiore di Pisa e prima firma di uno dei due studi sull’argomento – perché aprono una nuova visione sulla prima fase dell’evoluzione delle galassie. L’evidenza di una galassia già matura in un Universo ancora nelle prime fasi evolutive, solleva domande su come e quando queste si siano formate».
La scoperta dell’ossigeno è stata utile per calcolare con più precisione la distanza di Gs-z14-0 da noi. L’incertezza è stata ridotta a un margine di errore dello 0,005%: «Si tratta di un livello di precisione analogo a un errore di cinque centimetri su una distanza di un chilometro», ha spiegato Elena Parlanti, anch’essa della Scuola Normale Superiore di Pisa e tra gli autori dello studio. Per calcolare le distanze di oggetti così remoti con questo livello di precisione, gli astronomi prendono in considerazione lo spostamento verso il rosso (redishift) nelle righe spettrali della luce raccolta. Le misurazioni effettuate finora indicavano che la galassia Jades-Gs-z14-0 aveva un redshift compreso tra 14,12 e i 14,4 ma ora, con la scoperta dell’ossigeno, entrambi i gruppi di studio hanno concluso che il valore di 14,18 sia più accurato.
I nuovi potentissimi strumenti a disposizione dell’esplorazione dell’Universo, come il Telescopio James Webb o il radiointerfetrometro millimetrico e submillimetrico Alma, ci permettono di fare osservazioni con un dettaglio e una precisione senza precedenti. Grazie a questi prodotti delle tecnologie più sofisticate che conosciamo, la ricerca cosmologica sta vivendo una fase in cui si rende necessaria una profonda revisione delle conclusioni finora accettate sulla storia del Cosmo. I modelli concepiti sulla comparsa delle prime stelle e delle galassie restano in generale ancora validi, ma i dati raccolti di recente su oggetti cosmici impossibili da osservare in passato, a causa della loro incredibile distanza, hanno fornito in più casi dei valori inaspettati e totalmente diversi da quelli previsti. Analisi più accurate sono già in programma per l’immediato futuro, supportate da nuove osservazioni. Grazie a queste forse potremo già formulare una prima spiegazione di queste discrepanze.
Foto: Un’immagine a infrarosso ottenuta grazie al telescopio spaziale della Nasa James Webb durante il programma Jades. La fotocamera NirCam, che lavora nel vicino infrarosso, è stata qui usata per determinare quali galassie studiare a fondo con le osservazioni spettroscopie. Tra queste è stata scoperta Jades-Gs-z14-o (ingrandita nel riquadro), la galassia più antica che conosciamo
Crediti: Nasa, Esa, Csa, StscI, Brant Robertson (Uc Santa Cruz), Ben Johnson (Cfa), Sandro Tacchella (Cambridge), Marcia Rieke (University of Arizona), Daniel Eisenstein (Cfa), Phill Cargile (Cfa)
