Questo è un tipo di galassia che gli scienziati delle galassie non hanno mai visto prima

Il James Webb Telescope scruta un’era nella storia dell’universo di cui gli scienziati sanno poco per certo. Ma cosa vedono i ricercatori?

Un tipo di galassia mai visto prima con i telescopi è descritto in un nuovo articolo sulla rivista Science.

Si tratta di una galassia di oltre 13 miliardi di anni che risale a circa 510 milioni di anni dopo l’inizio teorico dell’universo, il Big Bang.

La galassia descritta è estremamente compatta e sta formando nuove stelle a un ritmo estremo, ha detto a forskning.no l’astronomo Haakon Dahle dell’Università di Oslo.

Dahli è specializzato in cosmologia e nell’evoluzione dell’universo.

– Questa galassia è larga circa quattro centesimi della Via Lattea, ma qui si stanno formando quasi lo stesso numero di stelle.

Ma queste stelle sono molto diverse dalla stragrande maggioranza delle stelle che vediamo intorno a noi nella Via Lattea. In questo momento della storia dell’universo, si stavano formando stelle massicce che brillano intensamente.

Le stelle sono circa 30 volte più massicce del nostro Sole, ma brillano con un’intensità da centomila a un milione di volte più luminosa del nostro Sole.

La vita come la conosciamo dalla Terra non avrebbe potuto sorgere in prossimità di queste stelle, dice Dahle, perché la radiazione di queste stelle è troppo forte.

Questa galassia ha avuto origine da un periodo nella storia dell’universo chiamato l’era della reionizzazione. Questa è un’era iniziata circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang e durata centinaia di milioni di anni.

Ma cosa significa reionizzazione? E dove si adatta questo con le prime ere dell’universo?

Gas e un universo completamente oscuro

Primo: una piccola panoramica dei primi inizi dell’universo.

Parte dello scopo del telescopio James Webb è proprio esaminare galassie come queste, poiché il telescopio è stato costruito per essere in grado di osservare alcune delle prime fasi dell’universo.

Il periodo in cui è sorta questa galassia è chiamato reionizzazione, il che indica che l’idrogeno gassoso intergalattico si sta ionizzando.

Qui, ionizzazione significa che gli atomi perdono elettroni a causa di forti radiazioni.

confusione si chiama reionizzazione Perché tutto il gas è stato ionizzato subito dopo il Big Bang. Cioè, diverse centinaia di milioni di anni prima della comparsa della galassia qui descritta.

Immediatamente dopo il Big Bang, l’universo era così caldo che c’erano solo nuclei atomici ed elettroni liberi che volavano in giro. Dahley dice che tutto è ionizzato.

Ciò è continuato fino a circa 400.000 anni dopo il Big Bang. Quindi l’universo era abbastanza freddo da consentire la formazione di atomi neutri. Un atomo di idrogeno neutro è un atomo di idrogeno perfettamente normale che puoi trovare dove si trova la maggior parte degli atomi di idrogeno.

E questo è andato avanti per molto tempo. Questo era prima che ci fossero stelle nell’universo, nel periodo indicato Evo oscuro cosmico. Quindi l’idrogeno e l’elio nell’universo non si erano ancora riuniti abbastanza per iniziare la fusione, il processo che alimenta tutte le stelle.

Ma circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang, il gas neutro ha ricominciato a ionizzarsi a causa delle forti radiazioni, molto probabilmente delle prime stelle.

Gli astronomi conoscono da tempo queste transizioni tra le diverse fasi dell’universo, perché l’idrogeno neutro e l’idrogeno ionizzato passano attraverso diversi tipi di radiazioni, che possono ancora essere misurate con gli strumenti qui.

Le prime stelle?

La causa della reionizzazione è ancora incerta, spiega Håkon Dahle, ma per ionizzare il gas sono necessarie potenti radiazioni ed energia.

Potrebbero essere state le prime stelle a formarsi e iniziare a pompare energia e radiazioni in idrogeno gassoso neutro. Le prime stelle cominciarono a raccogliersi nelle prime galassie.

– Immaginiamo che sia iniziato come bolle più piccole di gas ionizzato intorno alle prime galassie. Queste bolle di gas ionizzato sono poi cresciute e si sono ingrandite l’una con l’altra.

Così la galassia descritta nel nuovo articolo di Science ha avuto origine in questo periodo, ma non è costituita dalle stelle più antiche dell’universo.

I ricercatori possono vederlo con l’aiuto della spettroscopia, il metodo utilizzato per misurare il tipo di elemento nelle stelle e nelle galassie analizzando la luce delle stelle. Puoi leggere di più su questa tecnologia su forskning.no.

Il telescopio James Webb è dotato di spettroscopi molto precisi, che vengono utilizzati, tra l’altro, per trovare l’anidride carbonica e l’anidride solforosa nelle atmosfere dei pianeti al di fuori del nostro sistema solare.

Hanno scoperto che le stelle di questa galassia sono composte principalmente da idrogeno ed elio, con un tocco di ossigeno.

L’ossigeno è un elemento che si forma all’interno di stelle massicce verso la fine della loro vita. Quindi devono esserci state altre grandi star prima di questo.

Le prime stelle dell’universo si sono formate da elio e idrogeno, e altri elementi si sono formati mentre le stelle massicce vivevano e morivano.

L’ossigeno è uno di questi elementi. È stato prodotto in precedenti stelle massicce che sono esplose e questo ossigeno è diventato parte delle nuove stelle.

Gli scienziati non sono sicuri di quale generazione di stelle sia presente in questa galassia.

Cosa vediamo realmente?

Håkon Dahle sottolinea che sebbene questa galassia abbia avuto origine da una parte molto antica della storia dell’universo, c’è ancora molto che può essere distinto, ad esempio, dalle stelle di altre galassie più giovani di diversi miliardi di anni.

Ma sostiene che questa galassia è molto compatta e quindi diversa da qualsiasi altra cosa nell’universo successivo.

Ma è questa una galassia tipica e comune per questa era nella storia dell’universo? Håkon Dahle dice che è troppo presto per parlare di qualsiasi cosa.

Questa galassia è piuttosto debole e non è stato possibile misurare tali galassie fino al telescopio James Webb.

Håkon Dahle si chiede se ciò che i ricercatori stanno vedendo non sia affatto una galassia separata e isolata, ma potrebbe essere una regione particolarmente attiva in una galassia più grande.

Le stelle circostanti che compongono il resto della galassia potrebbero essere troppo deboli per essere misurate con i telescopi che abbiamo ora, ma Håkon Dahle è chiaro che questa è solo un’illustrazione alternativa.

Allo stesso tempo, dice, potrebbero sorgere galassie così compatte, secondo le prime simulazioni dell’universo.

Quindi potrebbe essere comune, molto insolito o qualcos’altro completamente. Questo è molto presto nella ricerca di questo tipo di galassia fusa, quindi è incerto fino a quando il campione non diventa più grande.

Questa galassia è così lontana che anche un grande telescopio come quello di James Webb non è abbastanza sensibile per vederla da solo. L’aiuto viene dalle lenti gravitazionali naturali: ammassi di galassie molto massicci che piegano la luce e agiscono come una lente d’ingrandimento.

riferimento:

Williams et al.: Una galassia compatta ingrandita a redshift 9.51 con forti linee di emissione della nebulosa. Scienza, 2023. DOI: 10.1126 / Scienza. adf5307