Due team di astronomi hanno recentemente fatto una scoperta eccezionale che potrebbe riscrivere la nostra comprensione delle prime fasi dell’universo: l’ossigeno è stato rilevato nella galassia più distante conosciuta, denominata JADES-GS-z14-0. Questa scoperta, resa possibile grazie all’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un osservatorio in cui l’European Southern Observatory (ESO) è partner, è stata riportata in due studi separati e sta spingendo gli scienziati a riconsiderare quanto rapidamente si siano formate le galassie nell’universo primordiale.
Un viaggio indietro nel tempo di 13,4 miliardi di anni
Scoperta l’anno scorso, JADES-GS-z14-0 detiene il primato di galassia confermata più lontana mai trovata. La sua luce ha impiegato ben 13,4 miliardi di anni per raggiungerci, il che significa che la osserviamo come era quando l’Universo aveva meno di 300 milioni di anni, circa il 2% della sua età attuale.
Una maturità chimica inaspettata
La nuova rilevazione di ossigeno con ALMA, un insieme di telescopi situato nel deserto di Atacama in Cile, suggerisce che questa galassia sia molto più matura chimicamente di quanto ci si aspettasse. “È come trovare un adolescente dove ti aspetteresti solo dei bambini”, afferma Sander Schouws, dottorando all’Osservatorio di Leida, nei Paesi Bassi, e primo autore dello studio guidato dall’Olanda, accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal. “I risultati mostrano che la galassia si è formata molto rapidamente e sta anche maturando rapidamente, aggiungendosi a un crescente corpo di prove che la formazione delle galassie avviene molto più velocemente di quanto si prevedesse”.
Solitamente, le galassie iniziano la loro esistenza ricche di stelle giovani, composte principalmente da elementi leggeri come l’idrogeno e l’elio. Durante l’evoluzione stellare, si creano elementi più pesanti come l’ossigeno, che vengono poi dispersi nella galassia ospite alla morte delle stelle. I ricercatori ritenevano che, a soli 300 milioni di anni dall’inizio dell’universo, non ci fosse ancora stato abbastanza tempo per arricchire le galassie di elementi pesanti. Tuttavia, i due studi di ALMA indicano che JADES-GS-z14-0 possiede circa 10 volte più elementi pesanti del previsto.
“Sono rimasto sbalordito dai risultati inaspettati perché hanno aperto una nuova visione sulle prime fasi dell’evoluzione galattica”, commenta Stefano Carniani della Scuola Normale Superiore di Pisa, Italia, e autore principale dell’articolo accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics. “L’evidenza che una galassia sia già matura nell’universo infantile solleva interrogativi su quando e come si siano formate le galassie”.
ALMA: un occhio prezioso per misurazioni accurate
La rilevazione dell’ossigeno ha anche permesso agli astronomi di rendere le misurazioni della distanza di JADES-GS-z14-0 molto più precise. “La rilevazione di ALMA offre una misurazione straordinariamente precisa della distanza della galassia, con un’incertezza di appena lo 0.005 percento. Questo livello di precisione – analogo a essere precisi entro 5 cm su una distanza di 1 km – aiuta a perfezionare la nostra comprensione delle proprietà delle galassie distanti”, aggiunge Eleonora Parlanti, dottoranda presso la Scuola Normale Superiore di Pisa e autrice dello studio su Astronomy & Astrophysics. Gli astronomi utilizzano una misurazione nota come redshift per determinare la distanza di oggetti estremamente distanti. Le misurazioni precedenti indicavano che la galassia JADES-GS-z-14-0 si trovasse a un redshift compreso tra circa 14.12 e 14.4. Grazie alle rilevazioni di ossigeno, entrambi i team hanno ora ristretto questo valore a un redshift intorno a 14.18.
“Mentre la galassia è stata originariamente scoperta con il James Webb Space Telescope, è stato necessario ALMA per confermare e determinare con precisione la sua enorme distanza”, afferma il professore associato Rychard Bouwens, membro del team dell’Osservatorio di Leida. “Questo dimostra la straordinaria sinergia tra ALMA e JWST nel rivelare la formazione e l’evoluzione delle prime galassie”. Il James Webb Space Telescope è un progetto congiunto della NASA, dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dell’Agenzia Spaziale Canadese (CSA).
Gergö Popping, un astronomo dell’ESO presso l’European ALMA Regional Centre che non ha partecipato agli studi, commenta: “Sono rimasto davvero sorpreso da questa chiara rilevazione di ossigeno in JADES-GS-z14-0. Suggerisce che le galassie possono formarsi più rapidamente dopo il Big Bang di quanto si pensasse in precedenza. Questo risultato sottolinea il ruolo importante che ALMA svolge nello svelare le condizioni in cui si sono formate le prime galassie nel nostro Universo”.
Implicazioni per la cosmologia
Questa scoperta eccezionale pone nuove sfide ai modelli esistenti di formazione ed evoluzione galattica. La presenza di una quantità significativa di ossigeno in una galassia così giovane implica che i processi di formazione stellare e di arricchimento chimico nell’universo primordiale potrebbero essere stati molto più efficienti e rapidi di quanto si credesse. Ulteriori osservazioni e studi teorici saranno necessari per comprendere appieno le implicazioni di questa affascinante scoperta e per affinare la nostra immagine dell’alba cosmica.
Stefano Camilloni
