Una nuova scoperta sta costringendo gli astronomi a rivedere radicalmente la cronologia con cui le strutture cosmiche più massicce hanno preso forma. L’Osservatorio a raggi X Chandra (Nasa) e il telescopio James Webb (Nasa-Esa-Csa) hanno catturato il momento in cui un ammasso di galassie ha iniziato ad assemblarsi appena un miliardo di anni dopo il Big Bang, anticipando di uno o due miliardi di anni le stime finora ritenute possibili. Un risultato inatteso, destinato a ridefinire i modelli che descrivono quando e come si formano le strutture cosmiche più imponenti.
Lo studio, pubblicato su Nature, descrive le proprietà di Jades‑Id1, un oggetto individuato all’interno della Jwst Advanced Deep Extragalactic Survey, una mappatura che, basandosi sugli strumenti principali del telescopio Webb, sta esplorando due note regioni del cosmo: Hubble Deep Field e Hubble Ultra Deep Field. Con una massa pari a circa 20 mila miliardi di volte quella del Sole, Jades‑Id1 viene classificato come protoammasso, cioè una struttura in una fase primordiale e violenta della propria evoluzione, destinata a trasformarsi — nell’arco di miliardi di anni — in un ammasso galattico pienamente sviluppato. L’aspetto più sorprendente è la sua distanza: osserviamo Jades‑Id1 com’era in un’epoca molto più antica dell’universo rispetto a quanto gli astronomi ritenessero possibile per sistemi così complessi, aprendo un nuovo interrogativo su come possa essersi formato così rapidamente.
«Questo potrebbe essere il protoammasso confermato più distante mai osservato», afferma Akos Bogdan del Center for Astrophysics-Harvard & Smithsonian, che ha guidato lo studio. «Jades‑Id1 ci sta dando nuove prove del fatto che l’universo aveva una grande fretta di crescere.» Gli ammassi di galassie, infatti, comprendono centinaia o migliaia di galassie immerse in enormi serbatoi di gas surriscaldato e accompagnate da grandi quantità di materia oscura. Proprio in virtù della loro complessità e stabilità, gli astronomi li utilizzano per studiare l’espansione dell’universo e per indagare la natura dell’energia oscura e della materia oscura.
Comprendere quando e come queste gigantesche strutture si assemblino è essenziale per ricostruire la storia cosmica. «È molto importante vedere realmente quando e come crescono gli ammassi di galassie», sottolinea Gerrit Schellenberger, coautore dello studio. «È come osservare una catena di montaggio mentre costruisce un’auto, piuttosto che cercare di capire come funziona un’auto guardando solo il prodotto finito.»
Le osservazioni combinate di Chandra e Webb mostrano che Jades‑Id1 possiede entrambe le caratteristiche che definiscono un protoammasso: un gran numero di galassie mantenute insieme dalla gravità — almeno 66 potenziali membri, rilevati da Webb — immerse in un’enorme nube di gas caldo, rilevata da Chandra. Quando un ammasso si forma, infatti, il gas cade verso il centro della struttura e si riscalda attraverso violente onde d’urto, raggiungendo temperature di milioni di gradi ed emettendo raggi X.
L’epoca a cui tutto ciò avviene è però senza precedenti. Secondo i modelli cosmologici più diffusi, l’universo non avrebbe avuto abbastanza tempo, né una sufficiente densità di galassie, per dare origine a un protoammasso così massiccio già un miliardo di anni dopo il big bang. Finora, il record per un sistema simile dotato di emissione X risaliva a circa tre miliardi di anni dopo il big bang, molto più tardi rispetto ai tempi associati a Jades‑Id1. «In precedenza, gli astronomi avevano già scoperto galassie e buchi neri sorprendentemente grandi poco dopo il big bang, e ora scopriamo che anche gli ammassi di galassie possono crescere rapidamente», osserva Qiong Li dell’Università di Manchester.
Secondo gli studiosi, Jades‑Id1 dovrebbe evolvere, nel corso di miliardi di anni, in un ammasso di galassie simile a quelli che osserviamo nelle regioni più vicine dell’universo.
La presenza di un oggetto così massiccio in un’epoca cosmica tanto precoce rappresenta una sfida per le teorie attuali: in un volume di cielo relativamente limitato, la probabilità di trovare una struttura di questo tipo è considerata bassa. La sua individuazione suggerisce che alcune regioni dell’universo potrebbero aver attraversato una fase accelerata di evoluzione della struttura su larga scala, con processi di formazione e riscaldamento del gas molto più rapidi della media cosmica prevista dalle simulazioni.
Guarda il video su Jades-Id1.
Immagine in alto: Protoammasso Jades‑Id1. Crediti: Raggi X: Nasa/Cxc/CfA/Á. Bogdán; Infrarosso: Nasa/Esa/Csa/STScI; Elaborazione immagini: Nasa/Cxc/Sao/P. Edmonds e L. Frattare