Un team giapponese utilizza il telescopio James Webb per svelare i segreti del cosmo
Una teoria generale afferma che diverse centinaia di milioni di anni dopo che il Big Bang creò tutto, circa 13,8 miliardi di anni fa, l'universo era composto principalmente da idrogeno ed elio prima della formazione di elementi più pesanti.
Ma un gruppo di ricerca giapponese ha aperto la strada a scoperte che rivelano la presenza di elementi pesanti come l’azoto, nonché di buchi neri supermassicci che esistevano durante la formazione stellare attiva, ribaltando le previsioni di studi precedenti e ampliando i confini della conoscenza umana. più lontano.
Lo strumento chiave per scoprire queste rivelazioni è stato il telescopio spaziale James Webb della National Aeronautics and Space Administration degli Stati Uniti, a volte chiamato JWST.
JWST è diventato operativo nel 2022 e la ricchezza di dati osservativi sull’era primordiale dell’universo che ha messo a disposizione degli scienziati sta rivoluzionando l’astronomia.
"L'anno scorso abbiamo visto un progresso nello studio dell'universo primordiale mai visto negli ultimi 20 anni", ha detto Masami Ouchi, professore al Cosmic Ray Research Institute dell'Università di Tokyo e membro del progetto, in un recente comunicato stampa . intervista con Kyodo Notizie.
L'universo primordiale può essere osservato cercando i quasar, gli oggetti celesti più luminosi e potenti conosciuti nell'universo. Tuttavia, le loro emissioni luminose, alimentate da buchi neri supermassicci che pesano tra un milione e un miliardo di volte la massa del Sole, impiegano tempo per raggiungere la Terra.
Osservare un corpo celeste distante più di 13 miliardi di anni luce, ad esempio, significa vederlo com’era 13 miliardi di anni fa.
Ma fino a poco tempo fa, la luce emessa da galassie distanti era difficile da osservare, perché la sua lunghezza d’onda si estende nello spettro infrarosso con la costante espansione dell’universo e viene assorbita dall’atmosfera terrestre, rendendo praticamente impossibile il rilevamento con grandi telescopi prima che il JWST entrasse in funzione.
JWST, che fluttua nell'orbita solare a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra ed è progettato per aiutare gli scienziati a condurre studi astrologici sull'infrarosso, può immaginare sorgenti luminose distanti con le sue capacità spettroscopiche ad alta sensibilità e alta risoluzione.
Gli scienziati ritengono che l'abbondanza di idrogeno ed elio sia stata creata dal Big Bang, mentre gli altri elementi più pesanti, come l'azoto e il carbonio, siano stati creati dalla fusione nucleare all'interno delle stelle appena nate, una piccola frazione poi dispersa nello spazio interstellare da parte di stelle appena nate. esplosioni di supernova quando le stelle si spensero.
Ma nel dicembre 2023, l’istituto e l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone hanno annunciato che il rapporto di intensità dell’azoto era in realtà più alto del previsto rispetto al carbonio e all’ossigeno ugualmente pesanti in tre galassie catturate da JWST da 400 a 900 milioni di anni dopo il Big Bang – quindi mettendo in dubbio la teoria consolidata.
Se fossero stati dispersi dalle stelle in esplosione, gli elementi pesanti diversi dall’azoto avrebbero dovuto essere presenti in abbondanza.
Il team dell'istituto ritiene che sia possibile che, a causa di un meccanismo sconosciuto, siano stati rilasciati solo elementi provenienti dagli strati esterni delle stelle ricchi di azoto, o che molte stelle non siano esplose ma siano invece collassate a causa della loro stessa gravità, in alcuni casi diventando nero. fori senza rilasciare il carbonio e l'ossigeno all'interno.
A sostegno di questa teoria, un altro articolo dell'istituto evidenziava la possibilità che l'universo, da 1 a 2 miliardi di anni dopo il Big Bang, avrebbe potuto contenere diversi buchi neri supermassicci, 50 volte più grandi di quanto non si pensasse prima.
"L'universo primordiale potrebbe essere stato pieno di buchi neri", ha detto Yuki Isobe, uno studente di dottorato presso l'istituto.
Nel dicembre 2023, il leader del progetto Yuichi Harikane, assistente professore presso l’istituto, e i suoi colleghi hanno annunciato di aver scoperto due galassie che esistevano circa 400 milioni di anni dopo la formazione dell’universo. Ciò porta il numero totale di galassie identificate contemporaneamente a cinque, superando di gran lunga le previsioni teoriche fatte prima del lancio di JWST.
Basandosi sulla luminosità delle galassie osservate, i ricercatori hanno scoperto che le stelle si stavano formando a un ritmo quattro volte più veloce di quanto si pensasse in precedenza.
"Pensiamo che ci debba essere un meccanismo che produceva attivamente le stelle nell'universo primordiale", ha detto Harikane.
"L'alba cosmica era molto più luminosa di quanto ci aspettassimo", ha detto, riferendosi al periodo immediatamente successivo al Big Bang, quando l'universo è passato da uno stato oscuro a uno stato in cui si sono formati corpi celesti luminosi.
Harikane ha aggiunto: “Se riusciamo a guardare oltre, possiamo intravedere l’universo in cui si è formata la prima generazione di galassie. »
