Rilevata l'emissione di idrogeno da una galassia nell'Universo primordiale grazie al telescopio spaziale James Webb

Come abbiamo avuto modo di scrivere nel caso delle aurore su Nettuno o per l'immagine di Herbig-Haro 49/50, il telescopio spaziale James Webb può fornire dati utili per oggetti relativamente vicini alla Terra, ma non solo. Questo strumento scientifico, grazie alla sua sensibilità nell'infrarosso può catturare dati che arrivano dall'Universo primordiale, miliardi di anni fa. Un esempio è stato inserito nello studio dal titolo Witnessing the onset of reionization through Lyman-α emission at redshift 13. Questo è quello che sappiamo.

Secondo quanto riportato l'obiettivo dello studio era la galassia JADES-GS-z13-1 (chiamata così perché parte del programma JWST Advanced Deep Extragalactic Survey o JADES). Questo oggetto era già presente 330 milioni di anni dopo il Big Bang e quindi in un tempo ben distante dal nostro, considerando un'età stimata di 13,8 miliardi di anni. Questa raccolta di dati consente agli scienziati di comprendere come l'Universo si è evoluto da allora portando a ciò che abbiamo imparato a conoscere (e a ciò che ancora ci sfugge).

Il telescopio spaziale James Webb e la galassia JADES-GS-z13-1

In particolare i ricercatori hanno inizialmente studiato, tra settembre e ottobre 2022, lo spostamento verso il rosso (o redshift) sfruttando lo strumento NIRCam per il vicino infrarosso arrivando a un dato di 12,9 grazie ai filtri F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M e F444W. Per confermare questi numeri è stato poi utilizzato NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) che ha permesso di avere una stima migliore e pari a 13,0.

Non solo dati sul redshift. Grazie all'analisi è stato anche possibile individuare quella che viene chiamata emissione Lyman-α che è generata dagli atomi di idrogeno. Gli scienziati si sono trovati di fronte a un'emissione più forte di quella che si sarebbero aspettati nell'Universo primordiale così da pensare di dover ridefinire parte delle nostre conoscenze attuali.

Non è chiaro quale sia l'origine dell'emissione Lyman-α di JADES-GS-z13-1. Una delle ipotesi è che sia legata alle stelle di prima generazione, più grandi, massicce, calde e luminose delle generazioni successive e quindi in grado di creare una "bolla" di idrogeno ionizzato in grado di far giungere l'emissione fino a noi. Un'altra possibile ipotesi è la presenza di un nucleo galattico attivo e quindi di un buco nero supermassiccio.

Roberto Maiolino (dell'Università di Cambridge e dell'University College di Londra) ha dichiarato che "l'Universo primordiale è stato immerso in una fitta nebbia di idrogeno neutro. La maggior parte di questa foschia è stata sollevata in un processo chiamato reionizzazione, che è stato completato circa un miliardo di anni dopo il Big Bang. GS-z13-1 è stata catturata quando l'Universo aveva solo 330 milioni di anni, ma mostra una firma sorprendentemente chiara e rivelatrice dell'emissione Lyman che può essere vista solo una volta che la nebbia circostante è completamente sollevata. Questo risultato è stato totalmente inaspettato dalle teorie della formazione delle prime galassie e ha colto di sorpresa gli astronomi".

Fino a quando non si sono formate abbastanza stelle da ionizzare l'idrogeno circostante, l'Universo era avvolto in una sorta di "nebbia" che non permette all'emissione di essere rilevata dai nostri strumenti. Per questo la galassia JADES-GS-z13-1 è così intrigante per i ricercatori che vogliono comprendere come sia possibile aver rilevato questa emissione e avere nuovi dati da inserire nei modelli esistenti per renderli ancora più aderenti alla realtà osservata. In futuro ci saranno nuove osservazioni di questo obiettivo così da comprendere la fonte dell'emissione.