Il telescopio spaziale James Webb osserva l'Universo ''poco dopo'' la fine dell'opacità

Continua la campagna osservativa del telescopio spaziale James Webb che ha già dato modo di provare le sue capacità con nuove scoperte sia all'interno del Sistema Solare sia in zone ben più remote. Recentemente, per esempio, ha potuto rilevare la presenza di molecole organiche in galassie molto lontane oppure un pennacchio di acqua emesso da Encelado, la luna di Saturno. Il JWST ha però la possibilità di guardare nelle prime fasi dell'Universo e aiutare i ricercatori a ricostruirne l'evoluzione.

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Non è la prima volta che Webb osserva così lontano anche grazie alla possibilità di "vedere" negli infrarossi estesamente. Questa volta il bersaglio è stata la zona di cielo conosciuta come GOODS-South nella zona della costellazione della Fornace. I dati, all'interno della campagna Advanced Deep Extragalactic Survey, sono stati raccolti grazie allo strumento NIRCam (vicino infrarosso) in un periodo compreso tra il 29 settembre e il 10 ottobre 2022 con diversi filtri. Questo ha dato modo di ipotizzare come si è passati dall'Universo "opaco" a quello "trasparente" nelle prime fasi di vita.

Il telescopio spaziale James Webb e l'Universo trasparente

Se potessimo tornare indietro nel tempo fino a quasi l'origine dell'Universo arriveremmo fino a un certo punto dove il Cosmo non era più trasparente alla propagazione delle onde elettromagnetiche e quindi risulterebbe come fosse opaco con la luce delle stelle che non poteva attraversarlo. Circa un miliardo dopo il Big Bang però l'Universo è diventato "trasparente" permettendo (con i giusti strumenti) anche a noi di osservarlo.

Come sia successo con precisione è ancora dibattuto ma il telescopio spaziale James Webb potrebbe averne chiarito il meccanismo. Le stelle che si erano già formate iniziavano a riunirsi in galassie hanno iniziato a scaldare il gas circostante e ionizzarlo portando così l'Universo a diventare trasparente. Come spiegato, nelle fasi iniziali dopo il Big Bang l'Universo era particolarmente caldo e denso nella sua fase iniziale di espansione, con il passare del tempo (centinaia di milioni di anni) il gas ha iniziato a raffreddarsi per poi entrare nell'era della reionizzazione tornando a essere caldo e ionizzato, cambiamento dovuto alle prime stelle e galassie.

Con l'aiuto dei dati di NIRCam è stato possibile rilevare le aree trasparenti intorno alle galassie primordiale e misurarne le dimensioni. Lo strumento per il vicino infrarosso ha impiegato i filtri F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F335M, F356W, F410M e F444W ai quali sono stati assegnati (arbitrariamente) i colori blu, verde e rosso così da creare un'immagine che i nostri occhi possono interpretare.

Le galassie primordiali, di dimensioni relativamente ridotte hanno avuto modo di rendere trasparente un grande volume di Spazio intorno a esse con delle bolle che poi si sono fuse portando alla fine alla trasparenza.

Per le osservazioni i ricercatori prima hanno individuato un quasar (da 10 miliardi di masse solari) che potesse "illuminare" il gas e a questo punto sono state trovate galassie nella zona d'interesse trovando che le zone trasparenti avevano una dimensione di 2 milioni di anni luce (a titolo di confronto, la Via Lattea ha dimensioni di circa 100 mila anni luce). Questo genere di galassie aveva un tasso di formazione stellare elevato e presentavano anche diverse supernove andando così attivamente a modificare lo Spazio circostante. Bisogna considerare poi che il JWST stava osservando oggetti di quando l'Universo aveva circa 600 milioni di anni.

Non tutto è ancora chiaro. Per esempio non si sa come potessero esistere nell'Universo primordiale quasar con masse così elevate ma anche questo quesito potrebbe avere una soluzione nei prossimi anni. In futuro i ricercatori utilizzeranno ancora il telescopio spaziale James Webb in altri cinque campi osservativi che presentano un quasar di grandi dimensioni.