Il telescopio spaziale James Webb testimonia l'alba della luce stellare

Note iniziali di Telescopio spaziale James Webb I risultati delle prime fusioni di galassie indicano che le stelle si sono formate più velocemente e in modo più efficiente di quanto precedentemente noto, rivelando complessi ammassi stellari e sfidando le attuali teorie cosmologiche.

• Le galassie e le stelle si sono evolute ancora più velocemente la grande esplosione Del previsto.
• Immagini dettagliate di una delle prime galassie mostrano che la crescita è stata molto più rapida di quanto pensassimo.

Un gruppo di ricerca internazionale ha effettuato osservazioni dettagliate senza precedenti della prima fusione galattica mai avvenuta. Suggeriscono che le stelle si siano evolute più velocemente e in modo più efficiente di quanto pensassimo.

Hanno usato il telescopio spaziale James Webb (JWST) per osservare l'enorme oggetto così come esisteva 510 milioni di anni dopo il Big Bang, circa 13 miliardi di anni fa.

“Quando abbiamo effettuato queste osservazioni, questa galassia era 10 volte più grande di qualsiasi altra galassia scoperta nell’universo primordiale”, afferma il dottor Kit Boyett, ASTRO 3D Research Fellow in Early Galaxies, dell’Università di Melbourne. È l'autore principale di un articolo recentemente pubblicato su Astronomia della natura. Il documento comprende 27 autori provenienti da 19 istituzioni in Australia, Tailandia, Italia, Stati Uniti, Giappone, Danimarca e Cina.

Il telescopio spaziale James Webb, lanciato nel 2021, consente agli astronomi di osservare l’universo primordiale in modi prima impossibili. Oggetti che apparivano come singoli punti luminosi attraverso i telescopi precedenti, ad es Telescopio spaziale Hubblene rivela la complessità.

Il telescopio spaziale James Webb mostra i dettagli di una massiccia fusione di galassie avvenuta 13 miliardi di anni fa. Credito: Astro 3D

“È sorprendente vedere la potenza del telescopio spaziale James Webb nel fornire una visione dettagliata delle galassie ai margini dell'universo osservabile, e quindi tornare indietro nel tempo”, afferma il professor Michel Trinity, responsabile e responsabile del contratto di ASTRO 3D First Galaxies leader presso l'Università di Melbourne. Il professor Trinity aggiunge: “Questo osservatorio spaziale cambia la nostra comprensione della formazione iniziale delle galassie”.

Le osservazioni nel presente articolo mostrano una galassia composta da diversi ammassi con due componenti nell’ammasso principale e una lunga coda, indicando una fusione in corso di due galassie in una galassia più grande.

“La fusione non è ancora finita. Possiamo dirlo dal fatto che possiamo ancora vedere due oggetti. La lunga coda è probabilmente il risultato di qualche materiale gettato da parte durante il processo di fusione. Quando due oggetti si fondono, si liberano di qualcosa conta”, afferma il dottor Boyett. “Questo ci dice che c'è una fusione e questa è la fusione più lontana mai vista.”

Queste e altre osservazioni effettuate con il telescopio spaziale James Webb stanno spingendo gli astrofisici a rivedere i loro modelli sui primi anni dell'universo.

“Con James Webb, vediamo più oggetti nell'universo primordiale di quanto ci aspettassimo di vedere, e anche questi oggetti sono più massicci di quanto pensassimo”, afferma il dottor Boyett. “La nostra cosmologia non è necessariamente sbagliata, ma potrebbe esserlo la nostra comprensione della velocità con cui si formano le galassie, perché sono di dimensioni più grandi di quanto pensassimo possibile”.

Altre galassie antiche. Credito: Astro 3D

Le scoperte del team del Dr. Boyett mostrano che queste galassie erano in grado di accumulare massa molto rapidamente fondendosi.

Ma non sono solo le dimensioni delle galassie e la velocità con cui crescono a sorprendere il dottor Boyett. Il suo articolo descrive per la prima volta il numero di stelle che compongono le galassie in fusione, un altro dettaglio reso possibile dal telescopio spaziale James Webb.

“Quando abbiamo confrontato la nostra analisi spettroscopica con le nostre immagini, abbiamo scoperto due cose che erano diverse. L'immagine ci diceva che il numero di stelle era piccolo, ma la spettroscopia parlava di stelle molto vecchie. Ma si scopre che entrambe sono vere.” Boyett dice. Perché non abbiamo un gruppo di stelle, ma due.”

“I vecchi residenti sono lì da molto tempo e quello che pensiamo stia accadendo è che la fusione delle galassie sta producendo nuove stelle ed è quello che vediamo nelle immagini: nuove stelle sopra ai vecchi residenti.”

La maggior parte degli studi su questi oggetti distanti mostrano stelle molto giovani, ma questo perché le stelle più giovani sono più luminose e quindi la loro luce domina i dati di imaging. Tuttavia, il telescopio spaziale James Webb consente osservazioni così dettagliate che è possibile distinguere i due gruppi.

“Il fatto è che la spettroscopia è così dettagliata che possiamo vedere le sottili caratteristiche delle stelle antiche che in realtà ci dicono che là fuori c'è più di quanto pensiamo”, afferma il dottor Boyett.

“Ciò non è del tutto sorprendente, poiché sappiamo che nel corso della storia dell’universo ci sono picchi di formazione di nuove stelle per vari motivi, e questo porta a molteplici popolazioni.

“Ma questa è la prima volta che li vediamo davvero a questa distanza.”

Il documento ha importanti implicazioni per la modellizzazione attuale.

“Le nostre simulazioni potrebbero produrre un oggetto simile a quello che abbiamo osservato, all'incirca della stessa età dell'universo e con all'incirca la stessa massa. Tuttavia, è estremamente raro. Molto raro, ce n'è solo uno nell'intero modello. La possibilità di osservare “Le nostre osservazioni suggeriscono che o siamo molto fortunati oppure le nostre simulazioni sono sbagliate, e questo genere di cose è più comune di quanto pensiamo.”

“La cosa che pensiamo di perdere è che le stelle si stavano formando in modo più efficiente, e questo potrebbe essere ciò che dobbiamo cambiare nei nostri modelli.”

Riferimento: “Una massiccia galassia interagente 510 milioni di anni dopo il Big Bang” di Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella e Benedetta Vulcani, 7 marzo 2024, Astronomia della natura.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7