Scoperto daltelescopio spaziale Hubble, la sua designazione ufficiale èSPT0615-JD1, ma questo insieme di oggetti distante13,3 miliardi di anni luce dalla Terraè oggi meglio noto con l’appropriatamente evocativo nome di “Arco delle Gemme Cosmiche”; qui gli astronomi hanno ora scoperto degli oggetti ancora più antichi risalendo a 13,8 miliardi di anni fa, ovvero la luce che oggi vediamo giunge a noi da quando l’universo aveva solo il3%della sua età attuale.
Si tratta dicinque giovani ammassi stellarimassicci, i primi scoperti in unagalassia neonata(erano passati appena 460 milioni di anni dal Big Bang) che esistevano quando le giovani galassie stavano attraversando un periodo di intense esplosioni di formazione stellare emettendo enormi quantità di luce ultravioletta, radiazione che potrebbe essere responsabile dell’innesco di una delle due fasi principali nell’evoluzione dell’universo: quella che viene chiamataepoca della reionizzazionecosmica e gli astronomi potranno accrescere le conoscenze riguardo questo primo periodo.
“La sorpresa e lo stupore sono stati incredibili quando abbiamo aperto le immagini del JWST per la prima volta. Abbiamo visto una piccola catena di punti luminosi specchiati da un lato all’altro: queste gemme cosmiche sono ammassi stellari! Senza il JWST non avremmo saputo che stavamo osservando ammassi stellari in una galassia così giovane!” commenta Angela Adamo dell’Università di Stoccolma e del Centro Oskar Klein in Svezia, leader del team di ricercatori.
Gli ammassi sono dotati di notevole massa e densità, superiori rispetto agli oggetti analoghi vicini.
In seguito all’energiafornita dai primi corpi celesti in formazione, stelle, galassie, quasar, buchi neri primordiali, l’energia divenne sufficiente a causare il rilascio di ioni dall’idrogeno, portando la luce nell’universo. Gli ammassi stellari la cui scoperta è stata annunciata pur occupando una piccola regione della loro galassia sono responsabili della maggior parte del totale dellaluce ultraviolettaproveniente dalla galassia stessa. Ammassi come questi potrebbero quindi essere stati i principali motori della reionizzazione.
Con lo studio di questo fenomeno è possibile per gli astronomi apprendere di più sui processi dietro la formazione della struttura dell’universo su larga scala, rivelare come la distribuzione della materia straordinariamenteuniformedurante i primi tempi della vita del cosmo si sia mutata nell’universo altamente strutturato di galassie che i ricercatori possono osservare nelle epoche successive.
I cinque antichi ammassi potrebbero nello specifico fornire un’occasione unica per comprendere i meccanismi dietro laformazionee ladistribuzionedelle stelle nelle primissime fasi dell’universo e il loro funzionamento interno.
“L’incredibile sensibilità e la risoluzione angolare del JWST alle lunghezze d’onda vicine all’infrarosso combinate con lalente gravitazionalefornita dal massiccio ammasso di galassie in primo piano hanno permesso questa scoperta” spiega Larry Bradley, leader del programma di ricerca che ha condotto alla scoperta.
Che senza la combinazione fra le capacità del telescopio James Webb e l’effetto lente gravitazionale non sarebbe stata possibile: secondo larelatività generalegli oggetti dotati di massa deformano il tessuto dellospaziotempoe naturalmente più grande è la massa maggiore sarà la deformazione.
Laluceproveniente da sorgenti che dal nostro punto di vista si trovano dietro una tale deformazione risulta da essacurvata, e più la luce si avvicina all’oggetto deformante più il suo percorso diventa curvo. Quindi la luce proveniente da un singolo oggetto può mostrarsi a un osservatorecontemporaneamentein punti e momenti all’apparenza diversi. Cosa più importante, la luce risultaamplificatae l’oggetto ci sembra piùgrandegrazie a questo effetto che infatti è chiamatolente gravitazionale.
L’effetto lente gravitazionale, oggi strumento di ricerca pratico, era previsto nella teoria della relatività di Einstein
Per ottenere un effetto utile serve una massa davvero importante e in questo caso a fungere dalente è a sua volta proprio un altroammasso di galassie,SPT-CL J0615−5746, che ci permette di osservare le Gemme Cosmiche, i loro ammassi stellari e due distanti galassie lenticolari che altrimenti ci sarebbero invisibili a causa dell’enorme distanza. Possono invece essere studiate fin nel dettaglio.
Gli stessiconglomerati sferici chiamati ammassi globulari, ben noti e presenti anche nella nostra galassia, mantengono un alone di mistero: gli astronomi sono ancora incerti su come queste stelle strettamente legate gravitazionalmente si uniscano in un ammasso, ma proprio gli ammassi stellari nell’arco delle Gemme Cosmiche, giovani e massicci, potrebbero trovarsi nelle fasi iniziali della propria esistenza e costituire una finestra da cui osservare leprime fasidella loro nascita.
Ma questi cinque ammassi potrebbero aiutare a far luce su ulteriori misteri dell’evoluzione dell’universo, spiega Adamo: “Le elevate densità stellari trovate negli ammassi ci forniscono la prima indicazione sui processi che avvengono al loro interno, fornendo nuove informazioni sulla possibile formazione di stelle molto massicce e semi [precursori] di buchi neri, che sono entrambi importanti per l’evoluzione delle galassie”.
Le prossime osservazioni con lo strumentoNIRSpec(Near Infrared Spectrograph) eMIRI(Mid-Infrared Instrument) del James Webb Space Telescope consentiranno ai ricercatori di confermare lospostamento verso il rossodella galassia, di analizzare l’emissione ultravioletta degli ammassi stellari, che fornirà informazioni più dettagliate sulle loro proprietà fisiche, e di studiare le proprietà del gas ionizzato.
Osservazioni che dovrebbero rivelare quanto fosse intensa la formazione stellare nei siti attivi di questa galassia neonata, mentre gli astronomi si metteranno alla ricerca di ulteriori ammassi stellari analoghi a questi cinque: “Sono fiducioso che ci siano altri sistemi come questo in attesa di essere scoperti nell’universo primordiale, permettendoci di approfondire la nostra comprensione delle galassie primordiali” conclude Eros Vanzella dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), fra gli autori dello studio.
La ricercaBound star clusters observed in a lensed galaxy 460 Myr after the Big Bangè stata pubblicata lunedì sulla rivista Nature (24 giugno 2024)
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