Webb ha individuato 6 enormi galassie così antiche da essere inspiegabili

Un piccolo gruppo di oggetti scoperti nei dati JWST sta sconcertando gli astronomi.

Quelle che si pensa siano una mezza dozzina di galassie sembrano essere massicce e ben formate, nonostante appaiano com’erano solo da 500 a 700 milioni di anni dopo il Big Bang. Tuttavia, secondo gli attuali modelli cosmologici, a quell’epoca semplicemente non c’era stato abbastanza tempo perché delle galassie fossero giunte ad un tale stato di relativa maturità.

Questo suggerisce che ci mancano dei passaggi chiave nella nostra comprensione dell’evoluzione dell’Universo.

Non abbiamo mai osservato galassie di queste dimensioni colossali, così presto dopo il Big Bang“, afferma l’astronomo Ivo Labbé della Swinburne University of Technology in Australia, che ha guidato la ricerca internazionale.

Le sei galassie che abbiamo trovato hanno più di 12 miliardi di anni, risalgono a solo da 500 a 700 milioni di anni dopo il Big Bang, raggiungono dimensioni fino a 100 miliardi di volte la massa del nostro sole. Decisamente troppo grandi per esistere anche nei modelli attuali. Questo scoperta potrebbe trasformare la nostra comprensione di come si sono formate le prime galassie nel nostro Universo“.

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Le sei galassie candidate identificate nei dati JWST. (NASA, ESA, CSA, I.Labbe/Swinburne University of Technology)

Gli oggetti sono stati individuati nelle osservazioni effettuate dal JWST durante i suoi primi mesi di attività. Il potente telescopio spaziale studia l’Universo nell’infrarosso, perfetto per individuare la luce che ha viaggiato per miliardi di anni per raggiungerci dall’Universo primordiale, debole e distesa in lunghezze d’onda infrarosse maggiori dall’espansione dello spazio-tempo.

Uno dei suoi obiettivi principali è quello di scrutare più lontano in quello spazio-tempo rispetto a qualsiasi altro strumento che sia venuto prima, e gli astronomi non hanno perso tempo per ottenere le prime osservazioni.

Abbiamo esaminato per la prima volta l’Universo primordiale e non avevamo idea di cosa avremmo trovato“, afferma l’astronomo Joel Leja della Pennsylvania State University. “Si scopre che abbiamo trovato qualcosa di così inaspettato che in realtà crea problemi per la scienza. Mette in discussione l’intero quadro della prima formazione delle galassie“.

Secondo i nostri modelli cosmologici, all’inizio l’Universo non era come adesso. In primo luogo, la zuppa calda di particelle emerse sulla scia del Big Bang ha dovuto raffreddarsi abbastanza da congelarsi in atomi, riempiendo il volume dello spazio principalmente con idrogeno ed elio. È da questo gas che si sono formate le prime stelle e galassie, circa 150 milioni di anni dopo il Big Bang.

Le prove osservative di questo periodo nella storia del nostro Universo sono state difficili da ottenere, ma la linea temporale è ragionevolmente supportata dalle prove che abbiamo. E la cronologia suggerisce che, nel periodo compreso tra circa 500 e 700 milioni di anni dopo il Big Bang, le galassieerano ancora in fase di formazione.

Ci sono una serie di ragioni per cui queste galassie completamente formate rappresentano un problema. Uno è che la densità della materia all’interno delle galassie più grandi di oggi supera di gran lunga le stime per questo periodo di tempo. Un altro è che la densità della materia normale è in tensione con la quantità di materia oscura negli aloni di queste galassie.

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Dove si trovavano le galassie nelle immagini JWST. (NASA, ESA, CSA, I.Labbe/Swinburne University of Technology)

Questi oggetti sono così difficili da spiegare secondo la cosmologia attuale che il gruppo di ricerca è stato impegnato a setacciare il proprio lavoro alla ricerca di errori. Finora, i dati e l’interpretazione del team sono rimasti solidi, suggerendo che c’è qualcosa di sbagliato: la nostra comprensione della cosmologia o la nostra comprensione della formazione delle galassie nell’Universo primordiale. In ogni caso, il risultato comporterà una revisione significativa delle teorie.

La rivelazione che la massiccia formazione di galassie è iniziata molto presto nella storia dell’Universo sconvolge ciò che molti di noi pensavano fosse una scienza consolidata“, spiega Leja. “Abbiamo chiamato informalmente questi oggetti ‘Interruttori dell’universo’ – e finora sono stati all’altezza del loro nome“.

È possibile che gli oggetti non siano in realtà galassie, ma qualcos’altro. Potrebbero, ad esempio, essere buchi neri supermassicci di un tipo mai visto prima. Anche allora, tuttavia, la quantità di massa concentrata in un punto rimane difficile da spiegare così presto nell’Universo; e ciò potrebbe anche significare una revisione della nostra comprensione dei buchi neri.

Qualsiasi oggetto di questo tipo sarebbe abbastanza impegnativo da spiegare ma saranno necessarie ulteriori indagini per essere sicuri di ciò che stiamo osservando.

Il prossimo passo sarà cercare di ottenere gli spettri delle galassie candidate, che riveleranno la loro natura, le distanze e le dimensioni in modo più dettagliato, oltre a – si spera – rivelare qualcosa della loro composizione chimica.

Questa scoperta potrebbe essere solo l’inizio di una trasformazione nel modo in cui diamo un senso al mondo che ci circonda“, afferma Labbé.

La ricerca è stata pubblicata su Nature.

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