Scoperte che complicano invece di risolvere: il caso della galassia JADES-GS-z14-0
E’ stata recentemente osservata dal telescopio James Webb una galassia, la più lontana, e quindi anche la più giovane dopo il Big Bang finora scoperta. Essa presenta però caratteristiche inaspettate che non si conciliano che le nostre previsioni.
Le nuove scoperte scientifiche possono essere classificate in due diverse categorie. Esistono scoperte che aiutano a confermare ciò che si sa già; esse ci confortano sul fatto che i modelli fisici che abbiamo costruito per spiegare un dato fenomeno sono corretti.
Ma esistono anche scoperte scientifiche che mettono in dubbio ciò che credevamo di sapere. Esse sono altrettanto, o forse anche più importanti. Infatti, ci dicono che il modello che avevamo costruito non è esattamente corretto e ci indicano anche la strada da seguire per migliorarlo.
Quella riportata in questo articolo è una di quelle scoperte che complicano.
La scoperta di cui parliamo riguarda l’Universo giovane, addirittura neonato. Riguarda l’evoluzione dell’Universo nelle prime centinaia di milioni di anni successivi al Big Bang.
Il giovane Universo
L’età attuale dell’universo è stimata essere di circa 14 miliardi di anni. Il periodo a cui ci riferiamo rappresenta meno del 2% dell’età dell’Universo. Immaginando di parlare di un uomo dalla vita media di 80 anni, il periodo che stiamo considerando corrisponde al suo primo anno e mezzo di vita.
Gli astronomi sono molto interessati a comprendere, in questa fase del giovane Universo, come si siano formate le stelle e le galassie.
Per questo motivo esistono diversi programmi osservativi che mirano a scoprire tipo e proprietà degli oggetti astronomici esistenti nelle prime centinaia di milioni di anni successivi al Big Bang.
Alla caccia di galassie primordiali
Il programma JADES, che sta per JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (ossia una survey extragalattica avanzata e profonda condotta con il telescopio spaziale JWST) è uno di questi programmi. Si utilizzano le capacità e la sensibilità infrarossa del telescopio James Webb per cercare galassie nel giovanissimo Universo.
In una prima fase del programma, condotta utilizzando la camera NIRCam, erano stati selezionati dei candidati oggetti che potevano essere galassie lontanissime e quindi primordiali.
Tra i numerosi candidati uno risultava estremamente interessante cioè JADES-GS-z14-0. Successive osservazioni con NIRCam confermarono che si trattava effettivamente di un oggetto lontanissimo (tecnicamente a redshift z > 14).
Di questo oggetto è stato fatto uno spettro (ci son volute ben 10 ore consecutive di esposizione con JWST). Le osservazioni spettroscopiche permettono di vedere come la luce da esso emessa si distribuisca alle diverse lunghezze d’onda e di rilevare evidenze della composizione chimica, oltre che ad una stima più precisa del redshift. Lo spettro ha confermato che si trattava effettivamente di una galassia primordiale.
Perché la scoperta di JADES-GS-z14-0 è una complicazione
Innanzitutto stressiamo il concetto che per l’astronomo una complicazione rappresenta una grande opportunità per capire che il suo modello non �� esatto e trovare come migliorarlo.
Detto questo, JADES-GS-z14-0 presenta alcune caratteristiche che cozzano con quello che i modelli prevedono.
Questa galassia risulta essersi formata circa 290 milioni di anni dopo il Big Bang. Tuttavia, essa è più luminosa di quanto previsto dai modelli. E’ verificato che la luminosità di questa galassia non è prodotta da qualche buco nero supermassiccio ma solo dalle stelle, la cui massa totale equivale a centinaia di milioni di volte la massa del Sole.
Seconda complicazione nasce dal fatto che, sebbene questa galassia risulti essersi formata circa 290 milioni di anni dopo il Big Bang, non ci si spiega (con gli attuali modelli) come sia possibile che si sia formata in così poco tempo.
Terza complicazione deriva dalla scoperta di ossigeno nello spettro della galassia. Ossia nella galassia esiste l’elemento ossigeno. Sappiamo che l’ossigeno si forma nei nuclei delle stelle durante le reazioni di fusione termonucleare e che poi viene ceduto al mezzo interstellare durante la morte delle stelle (sia attraverso la fase di nebulosa planetaria o di supernova).
Altra complicazione, legata alla precedente, è che risulta presente anche una significativa quantità di polvere, anch’essa risultato del susseguirsi di più generazioni di stelle.
Insomma, è stata scoperta una galassia primordiale, di neanche 300 milioni di anni dopo il Big Bang, ma con segni di vecchiaia (ossigeno e polveri), per cui dovrebbe essersi formata addirittura prima dei 300 milioni di anni.
I modelli non prevedono l’esistenza di tali galassie, come anche facendo evolvere questa galassia (facendola invecchiare con simulazioni) essa non assume le caratteristiche di nessuna delle galassie osservate a età successiva.
Una complicazione per gli astronomi, ma anche una grande opportunità di fare un passo avanti nella corretta comprensione dell’Universo primordiale.
Riferimenti allo studio
I risultati della ricerca non sono stati ancora pubblicati; sono attualmente in fase di referaggio.