Il mistero del nostro universo trasparente è stato risolto!

 *Questa immagine dal telescopio spaziale James Webley contiene ca. Al centro di questa immagine – la macchia di luce rosa a sei punte – c’è il quasar J0100+2802, visto quando l’universo aveva solo 900 milioni di anni. Crediti: NASA, Agenzia spaziale europea, Agenzia spaziale canadese, Simon Lilly (ETH Zurigo), Daiichi Kashino (Nagoya University), Jorit Matei (ETH Zurigo), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roy Mackenzie (ETH Zurigo), Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zurigo)*

Molto tempo fa, quando l’universo era giovane, era difficile da vedere. Durante il primo miliardo di anni circa dopo il Big Bang, lo spazio tra le stelle e le galassie era pieno di nubi di gas idrogeno raffreddato, che assorbivano tutta la luce. Di conseguenza, se in quel momento esistesse una vita intelligente, non vedrebbero altro che oscurità nello spazio – non sarebbero visibili altre stelle o galassie.

Poi è arrivato un momento che gli astronomi hanno chiamato l’era della reionizzazione, quando tutto l’idrogeno gassoso è passato da opaco a trasparente mentre si riscaldava e si ionizzava. Gli astronomi sapevano che questo processo è avvenuto (non avremmo visto l’universo anche se non lo avesse fatto). Fino ad ora, però, non avevano prove concrete di come ciò fosse accaduto.

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Ora, un team di ricercatori – Emission Line Galaxies and Intergalactic Gas in the Age of Reionization, o EIGER – guidato da Simon Lilly dell’ETH di Zurigo in Svizzera, ha utilizzato il James Webb Space Telescope per risolvere questo mistero.

Concentrando Webb su una piccola regione dello spazio tra le costellazioni dei Pesci e Andromeda, il team ha puntato il telescopio direttamente su un antico oggetto luminoso noto come quasar J0100+2802.Un quasar è un buco nero supermassiccio nel cuore di una galassia che emette enormi quantità di energia in quanto consuma materia.I quasar sono alcuni degli oggetti più luminosi dell’universo.

La storia continua

L’impressione di questo artista descrive come potrebbe apparire da vicino un quasar distante. Credito: ESO/M.Kornmisser

Tuttavia, il team EIGER non era interessato solo al quasar in sé. Hanno anche usato Webb per osservare come si comporta la luce del quasar mentre passa attraverso i gas lungo il percorso da J0100+2802 agli strumenti del telescopio.

“Mentre la luce del quasar viaggiava verso di noi attraverso diverse macchie di gas, veniva assorbita dal gas opaco o si muoveva liberamente attraverso il gas trasparente.” ha detto la NASA.

Aggiungendo i dati di Webb a osservazioni simili raccolte dall’Osservatorio W.M. Keck alle Hawaii, così come dal Very Large Telescope dell’ESO e dal Magellan Telescope all’Osservatorio di Las Campanas, il team EIGER ha abbinato il comportamento della luce alle posizioni delle prime galassie visibili lungo la linea -of-sight a J0100+2802.

Fotografate dal James Webb Space Telescope della NASA, queste sei galassie sono apparse come apparivano quando l’universo aveva solo 900 milioni di anni. Crediti: NASA, Agenzia spaziale europea, Agenzia spaziale canadese, Simon Lilly (ETH Zurigo), Daiichi Kashino (Nagoya University), Jorit Matei (ETH Zurigo), Christina Eilers (MIT), Rob Simko (MIT), Rungmon Bordoloi (NCSU) , Roary Mackenzie (ETH Zurigo); Elaborazione delle immagini: Alyssa Pagan (STScI) e Rawari Mackie

“[These early galaxies] più caotico di quello dell’universo vicino”, Jorit Mate dell’ETH Zürich, autore principale del libro Uno Dei tre articoli del team basati su queste osservazioni, V comunicato stampa. “Webb mostra che stavano attivamente formando stelle e che dovevano aver lanciato molte supernove. Avevano un ragazzo abbastanza avventuroso!”

I risultati hanno rivelato che ogni galassia era circondata da un velo di gas caldo, ionizzato e trasparente con un raggio di due milioni di anni luce. Per un senso di scala, il grande vicino più prossimo della nostra galassia, la Galassia di Andromeda, dista circa 2,5 milioni di anni luce.

“Non solo Webb mostra chiaramente che queste regioni trasparenti esistono intorno alle galassie, ma ne abbiamo anche misurato le dimensioni”, ha affermato Daichi Kashino della Nagoya University, autore principale del libro. scorso Dei documenti scritti dal team, illustrati in comunicato stampa. “Utilizzando i dati di Webb, vediamo le galassie reionizzare il gas che le circonda”.

Come riassunto nella tabella qui sotto, le primissime galassie nell’universo, esse stesse, furono responsabili di determinare l’era della reionizzazione.

Le quattro fasi dell’era della reionizzazione. Crediti: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)

Mentre attraversano periodi di formazione stellare e morte stellare attraverso le supernove, la radiazione di queste galassie è ciò che riscalda e ionizza l’idrogeno gassoso, trasformandolo da opaco a trasparente. Queste bolle di gas ionizzato trasparente si sono poi espanse e fuse insieme, permettendo alla luce di viaggiare lontano attraverso l’universo.

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Altri enigmi da risolvere

Anche se hanno risposto alla domanda su cosa fosse in ultima analisi responsabile dell’universo trasparente che vediamo oggi, questo team di ricercatori ha anche aggiunto un altro crescente mistero sull’universo primordiale.

Dato ciò che sappiamo sulla formazione stellare e su come le stelle si raggruppano in galassie, gli astronomi pensavano di avere una buona idea di quante galassie avevano trovato nell’universo primordiale. Ma, I numeri svelati da Webb Supera di gran lunga quelle aspettative.

“Ci aspettavamo di identificare alcune dozzine di galassie presenti durante l’era della reionizzazione, ma siamo riusciti facilmente a identificarne 117”, ha spiegato Kashino.

Inoltre, i dati raccolti da Webb hanno permesso al team di misurare la massa del buco nero supermassiccio che alimenta il quasar J0100+2802, scoprendo che inclina le scale cosmiche a circa 10 miliardi di volte la massa del nostro Sole. Questo lo rende il più grande buco nero supermassiccio conosciuto nell’universo primordiale.

Anna Christina Ehlers del MIT, autrice principale del libro sulla squadra Terza cartaalla NASA.

“Questo è un altro mistero da risolvere!”

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