Le galassie sono i mattoni fondamentali dell’universo, questi vasti sistemi stellari, composti da miliardi di stelle, gas e polveri, sono i luoghi in cui si formano e si evolvono le stelle, ma cosa succedeva quando l’universo era ancora giovane? Come si sono formate le prime galassie? E come possiamo studiarle?
Il telescopio spaziale James Webb (JWST) è stato lanciato nel dicembre 2021 con l’obiettivo di rispondere a queste domande. Questo strumento avanzato, posizionato a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, è progettato per scrutare il cosmo in lunghezze d’onda infrarosse, ed è proprio grazie a questa capacità che gli astronomi hanno fatto una scoperta epocale: hanno individuato tre delle prime galassie del nostro universo, risalenti a quando il cosmo aveva appena dai 400 ai 600 milioni di anni.
Nelle immagini catturate dal JWST, questo trio galattico appare come macchie rosse sfocate, ma cosa rende queste galassie così speciali? Sono in fase di formazione attiva, ovvero mentre crescono, si nutrono di elio e idrogeno vicini; questi elementi sono fondamentali per la loro crescita e contribuiscono a modellarle nelle forme familiari che vediamo oggi, come ellissi e spirali.
È interessante notare che queste immagini rappresentano le prime immagini “dirette” della formazione delle galassie che abbiamo mai visto, mentre il JWST ci ha già mostrato le prime galassie negli stadi successivi dell’evoluzione, qui assistiamo alla loro stessa nascita e alla costruzione dei primi sistemi stellari nell’universo.
L’universo primordiale e la nebbia opaca
Torniamo indietro nel tempo, a circa 400.000 anni dopo il Big Bang, il nostro universo era avvolto in un’opaca nebbia primordiale, composta principalmente da atomi di idrogeno neutri, questa nebbia poi si sollevò circa 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, quando la luce delle prime stelle inondò l’universo. Ma cosa ha guidato questo processo?
Le galassie nane che si sono formate durante le prime centinaia di milioni di anni dell’universo hanno fornito una forza sorprendentemente abbondante per distendere la nebbia, questo è il processo di cui vediamo l’inizio nelle nostre osservazioni. Le galassie del nostro trio sono come isole scintillanti in un mare di gas altrimenti neutro e opaco.
Il JWST ha catturato il modo in cui la luce delle tre galassie veniva assorbita da grandi serbatoi di gas idrogeno neutro attorno a loro, questo risultato ha mostrato che il gas si raccoglie e alimenta le galassie sttesse, tuttavia le stelle non sono ancora nate, perché?
Affinché le stelle possano formarsi, alcune sezioni di questo gas primordiale devono confluire in sacche estremamente dense, che poi stimolano la formazione di corpi stellari, probabilmente ci sarebbero voluti milioni di anni perché la prima generazione di stelle nascesse in queste galassie.
Ulteriori ricerche sulle galassie e il futuro del JWST
Gli astronomi stanno ancora indagando su come il gas viene distribuito tra i centri delle galassie e nelle loro periferie, ma come viene distribuito tra le regioni che ospitano anche buchi neri supermassicci e quelle più esterne? Questo è un enigma che gli studiosi stanno cercando di risolvere.
Le osservazioni future potrebbero fornire ulteriori indizi su questa distribuzione e rivelare se i serbatoi di gas di queste galassie sono interamente costituiti da idrogeno primordiale o se contengono già elementi più pesanti, tra l’altro il JWST sta andando oltre i suoi obiettivi di missione primari.
Immagini e dati di queste galassie lontane erano impossibili da ottenere prima di Webb, mentre la scoperta delle prime galassie in fase di formazione attiva è stata quasi come fare delle scoperte a occhio, con questo strumento che ci sta fornendo una finestra senza precedenti sull’universo primordiale e ci aiuta a comprendere meglio i processi che hanno portato alla formazione delle prime strutture cosmiche.
Il JWST ha svolto un ruolo cruciale nel catturare il modo in cui la luce delle tre galassie osservate veniva assorbita dai grandi e densi serbatoi di gas idrogeno neutro attorno a loro, questo risultato ha anche mostrato che il gas si raccoglie e alimenta le galassie stesse, tuttavia c’è ancora molto da scoprire.
Una delle domande aperte riguarda la distribuzione del gas all’interno delle galassie, ovvero come viene distribuito tra i centri galattici, che spesso ospitano buchi neri supermassicci, e le periferie galattiche? Questo è un enigma che gli astronomi stanno cercando di risolvere. Le osservazioni future potrebbero fornire ulteriori indizi su questa distribuzione e rivelare se i serbatoi di gas di queste galassie sono interamente costituiti da idrogeno primordiale o se contengono già elementi più pesanti.
In sintesi, il telescopio spaziale James Webb sta rivoluzionando la nostra comprensione dell’universo primordiale, le prime galassie, con le loro macchie rosse sfocate, ci offrono uno sguardo diretto alla nascita delle strutture cosmiche, e queste immagini ci parlano di un’epoca in cui il cosmo era ancora giovane e in evoluzione.
Mentre gli astronomi continuano a scrutare il cielo con il JWST, sperano di mettere insieme ancora più pezzi del puzzle, forse scopriremo nuove informazioni sulla formazione delle stelle, sulla distribuzione del gas e su come queste meraviglie dello spazio si sono evolute nel corso di miliardi di anni.
In definitiva, il JWST è un faro di conoscenza che ci guida attraverso le profondità del tempo e dello spazio. Le prime galassie sono solo l’inizio di una nuova era di scoperte cosmiche, e il nostro sguardo verso il passato ci aiuta a comprendere meglio il presente e il futuro dell’universo.
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