Ognuna delle galassie candidate potrebbe essere esistita all’alba dell’universo all’incirca da 500 a 700 milioni di anni dopo il Big Bang, o più di 13 miliardi di anni fa. Sono anche gigantesche, contengono quasi tutte le stelle della moderna Via Lattea.
“Sono banane”, ha detto Erica Nelson, coautrice della nuova ricerca e assistente professore di astrofisica presso l’Università del Colorado Boulder. “Semplicemente non ti aspetti che l’universo primordiale sia in grado di organizzarsi così velocemente. Queste galassie non avrebbero dovuto avere il tempo di formarsi».
Nelson e i suoi colleghi, tra cui il primo autore Ivo Labbé della Swinburne University of Technology in Australia, hanno pubblicato i loro risultati il 22 febbraio sulla rivista Nature.
Gli ultimi ritrovamenti non sono le prime galassie osservate da James Webb, che è stato lanciato nel dicembre 2021 ed è il telescopio più potente mai inviato nello spazio. L’anno scorso, un altro team di scienziati ha individuato quattro galassie che probabilmente si sono fuse dal gas circa 350 milioni di anni dopo il Big Bang. Quegli oggetti, tuttavia, erano decisamente piccoli rispetto alle nuove galassie, poiché contenevano molte volte meno massa di stelle.
I ricercatori hanno ancora bisogno di più dati per confermare che queste galassie sono grandi quanto sembrano e risalgono a molto tempo fa. Le loro osservazioni preliminari, tuttavia, offrono un allettante assaggio di come James Webb potrebbe riscrivere i libri di testo di astronomia.
“Un’altra possibilità è che queste cose siano un diverso tipo di oggetto strano, come deboli quasar, il che sarebbe altrettanto interessante”, ha detto Nelson.
C’è molta eccitazione in giro: l’anno scorso, Nelson e i suoi colleghi, che provengono da Stati Uniti, Australia, Danimarca e Spagna, hanno formato un team ad hoc per indagare sui dati che James Webb stava inviando sulla Terra. Le loro recenti scoperte derivano dall’indagine Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) del telescopio. Queste immagini guardano in profondità in un pezzo di cielo vicino all’Orsa Maggiore, una regione dello spazio relativamente noiosa, almeno a prima vista, che il telescopio spaziale Hubble ha osservato per la prima volta negli anni ’90.
Nelson stava scrutando una sezione di un’immagine delle dimensioni di un francobollo quando ha notato qualcosa di strano: alcuni “punti sfocati” di luce che sembravano troppo luminosi per essere reali. “Erano così rossi e così luminosi”, ha detto Nelson. “Non ci aspettavamo di vederli.”
Ha spiegato che in astronomia, la luce rossa di solito equivale alla vecchia luce. L’universo, disse Nelson, è in espansione dall’alba dei tempi. Man mano che si espande, le galassie e altri oggetti celesti si allontanano ulteriormente e la luce che emettono si allunga: pensalo come l’equivalente cosmico del taffy di acqua salata. Più la luce si allunga, più appare rossa agli strumenti umani. (La luce degli oggetti che si avvicinano alla Terra, al contrario, appare più blu).
Il team ha eseguito i calcoli e ha scoperto che anche le loro vecchie galassie erano enormi, ospitando da decine a centinaia di miliardi di stelle delle dimensioni del sole, alla pari della Via Lattea. Queste galassie primordiali, tuttavia, probabilmente non avevano molto in comune con le nostre.
“La Via Lattea forma da una a due nuove stelle ogni anno”, ha detto Nelson. “Alcune di queste galassie dovrebbero formare centinaia di nuove stelle all’anno per l’intera storia dell’universo.”
Nelson e i suoi colleghi vogliono usare James Webb per raccogliere molte più informazioni su questi oggetti misteriosi, ma hanno già visto abbastanza per stuzzicare la loro curiosità. Tanto per cominciare, i calcoli suggeriscono che in quel momento non avrebbe dovuto esserci abbastanza materia normale, del tipo che costituisce i pianeti e i corpi umani, per formare così tante stelle così velocemente.
“Se anche una sola di queste galassie è reale, spingerà contro i limiti della nostra comprensione della cosmologia”, ha detto Nelson.
Per Nelson, le nuove scoperte sono il culmine di un viaggio iniziato quando era alle elementari. Quando aveva 10 anni, scrisse un rapporto su Hubble, un telescopio lanciato nel 1990 e ancora attivo oggi. Nelson è stato agganciato.
“Ci vuole tempo perché la luce passi da una galassia a noi, il che significa che stai guardando indietro nel tempo quando guardi questi oggetti”, ha detto. “Ho trovato quel concetto così strabiliante che ho deciso in quell’istante che questo era ciò che volevo fare della mia vita.”
Il ritmo veloce della scoperta con James Webb è molto simile a quei primi giorni di Hubble, ha detto Nelson. A quel tempo, molti scienziati credevano che le galassie non avessero iniziato a formarsi fino a miliardi di anni dopo il Big Bang. Ma i ricercatori hanno presto scoperto che l’universo primordiale era molto più complesso ed eccitante di quanto avrebbero potuto immaginare.
“Anche se abbiamo già imparato la lezione da Hubble, non ci aspettavamo ancora che James Webb vedesse galassie così mature esistenti così indietro nel tempo”, ha detto Nelson. “Sono così emozionato.”
Altri coautori del nuovo studio includono Pieter van Dokkum della Yale University; Katherine Suess dell’Università della California, Santa Cruz; Joel Leja, Elijah Matthews e Bingjie Wang della Pennsylvania State University; Gabriel Brammer e Katherine Whitaker dell’Università di Coppenhagen; e Mauro Stefanon dell’Università di Valencia.
Fonte: Materiali forniti dall’Università del Colorado a Boulder . Originale scritto da Daniel Strain. Riferimento rivista: Labbé, I., van Dokkum, P., Nelson, E. et al. Una popolazione di galassie massicce candidate rosse ~ 600 Myr dopo il Big Bang . Natura, 2023 DOI: 10.1038/s41586-023-05786-2
