Luci da miliardi di anni fa, il telescopio Webb penetra i misteri dello spazio e delle origini del mondo

Luci da miliardi di anni fa, il telescopio Webb penetra i misteri dello spazio e delle origini del mondo.

Due articoli espongono i risultati di ricerche di scienziati permesse dal telescopio spaziale James Webb.

Webb, lanciato dalla NASA nel 2022 e operativo dal 2023, ha iniziato a fornire una comprensione più approfondita dell’universo primordiale..

Il telescopio spaziale James Webb ha scrutato 13 miliardi di anni fa, fino al tempo del big bang e a decine di miliardi di anni luce di distanza dal nostro pianeta.

Uno dei saggi si intitola “Il telescopio Webb individua una galassia in un momento cruciale dell’universo primordiale”. Ne è autore Will Dunham di Reuters.

Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, alcuni scienziati hanno identificato un’antica e lontana galassia che fornisce la prova che un importante periodo di transizione, che ha portato l’ universo primordialefuori dai suoi “secoli bui”, si è verificato prima di quanto si pensasse in precedenza.

Una galassia vista col telescopio

Webb ha osservato la galassia chiamata JADES-GS-z13-1 così com’era circa 330 milioni di anni dopo l’evento del Big Bang che diede inizio all’universo circa 13,8 miliardi di anni fa, hanno affermato i ricercatori.

La Terra, ci ricorda Dunham ha circa 4,5 miliardi di anni. Si pensa che l’universo abbia sperimentato un’espansione rapida ed esponenziale in una frazione di secondo dopo il Big Bang. Dopo essersi raffreddato a sufficienza, ci fu un periodo chiamato età oscura cosmica in cui l’universo infantile fu avvolto da una fitta nebbia di gas idrogeno in uno stato elettricamente neutro.

Ciò che seguì fu un periodo chiamato epoca della reionizzazione, quando l’universo cominciò a brillare per la prima volta. Webb ottenne la prova che JADES-GS-z13-1, una delle prime galassie conosciute, aveva compiuto la transizione in questa epoca.

“In JADES-GS-z13-1, Webb ha confermato una delle galassie più distanti finora conosciute”, ha affermato l’astrofisico Joris Witstok del Cosmic Dawn Center dell’Università di Copenaghen e del Niels Bohr Institute, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Nature.

“A differenza di qualsiasi altra galassia ugualmente distante, mostra una firma molto chiara e rivelatrice che suggerisce che la galassia contiene una fonte straordinariamente potente di radiazioni ultraviolette energetiche e che ha avuto un inizio inaspettatamente precoce della reionizzazione”, ha affermato Witstok.

Il momento in cui si formarono le prime stelle , i buchi neri e le galassie dell’universo è chiamato alba cosmica . Mentre si formavano, la radiazione ultravioletta da loro emessa alterò chimicamente il gas idrogeno neutro in un processo chiamato reionizzazione e permise alla luce ultravioletta di fuoriuscire, “accendendo di fatto le luci” nel cosmo.

“L’universo, dopo il Big Bang, era una zuppa di idrogeno, elio e materia oscura, che si stava lentamente raffreddando. Alla fine, l’universo era in uno stato in cui era completamente opaco alle radiazioni ultraviolette energetiche. L’idrogeno fluttuava in uno stato neutro, il che significa che ogni piccolo atomo di idrogeno aveva un elettrone legato a sé”, ha affermato l’astrofisico e coautore dello studio Kevin Hainline dello Steward Observatory dell’Università dell’Arizona.

Le prime stelle e galassie

“Ma quando le prime stelle e galassie iniziarono a formarsi da questo gas dell’universo primordiale, la radiazione ultravioletta delle stelle giovani e dei buchi neri supermassicci in crescita iniziò a staccare elettroni da questi atomi di idrogeno neutro. E nel corso di centinaia di milioni di anni l’universo passò dall’essere opaco alla luce ultravioletta a trasparente alla luce ultravioletta, che è dove siamo ora”, ha detto Hainline.

I ricercatori hanno affermato che la luce rilevata da Webb in questa galassia potrebbe provenire dalla vigorosa formazione stellare nel nucleo della galassia, dalla presenza di un buco nero supermassiccio in crescita nel nucleo galattico che sta consumando violentemente il materiale circostante o da una combinazione di questi due fattori.

Questa galassia misura circa 230 anni luce di larghezza, diverse centinaia di volte più piccola della Via Lattea. Un anno luce è la distanza che la luce percorre in un anno, 5,9 trilioni di miglia (9,5 trilioni di km).

Webb ha iniziato a fornire una comprensione più approfondita dell’universo primordiale. Ha individuato solo quattro galassie risalenti a un periodo leggermente precedente a questa, tra cui l’attuale detentrice del record osservata 294 milioni di anni dopo il Big Bang. Quelle galassie non hanno mostrato prove di reionizzazione.

I ricercatori sono rimasti sbalorditi nello scoprire che JADES-GS-z13-1 presentava tali prove, sotto forma di una grande bolla di idrogeno ionizzato che lo circondava, perché si pensava che la reionizzazione fosse iniziata molti milioni di anni dopo.

“Molte misurazioni indipendenti hanno fermamente stabilito che la reionizzazione non è stata completata fino a quando l’universo non ha avuto circa un miliardo di anni, 700 milioni di anni dopo questa galassia, collocando questa galassia in quello che è probabilmente l’inizio dell’era della reionizzazione. Quando esattamente è iniziata è una delle grandi domande in sospeso in cosmologia”, ha detto Witstok.

Su Futurism.com, Noor al-Sibai ha scritto: “Gli scienziati hanno girato il James Webb per esaminare un buco nero al centro della nostra galassia e hanno visto qualcosa di strano”

In un recente esperimento, gli scienziati hanno deciso di osservare in profondità un buco nero molto più vicino a casa, dove si sono imbattuti in uno spettacolo di luci esplosivo.

Come riporta la CNN, gli scienziati della Northwestern University hanno puntato il rivoluzionario telescopio spaziale su Sagittarius A*, il buco nero centrale nel cuore della nostra galassia, la Via Lattea, che dista circa 26.000 anni luce dalla Terra, per vedere cosa avrebbero captato i suoi sensibili strumenti.

Nell’osservazione più dettagliata mai condotta su quel buco nero, gli astrofisici hanno osservato incredibili bagliori di luce eruttare da Sagittarius A*, che la CNN ha descritto come simili a fuochi d’artificio.

Come hanno spiegato i ricercatori in un nuovo articolo pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, questi tipi di brillamenti solitamente esplodono da dischi di accrescimento, ovvero dischi vorticosi di gas e polvere caldi. Sebbene non siano completamente certi della sua origine, gli scienziati dietro questa scoperta affermano di pensare che provenga da un disco di accrescimento situato appena oltre l’orizzonte degli eventi del buco nero, una regione con una gravità così densa che persino la luce non può sfuggire.

“Nei nostri dati, abbiamo osservato una luminosità in continuo cambiamento e ribollente”, ha detto alla CNN Farhad Yusef-Zadeh, professore di fisica e astronomia alla Northwestern University e autore principale dello studio. “E poi boom! Un’enorme esplosione di luminosità è apparsa all’improvviso. Poi si è calmata di nuovo.”

Come riconosce Yusef-Zadeh, questi fantastici brillamenti sembrano verificarsi in modo casuale.

“Non siamo riusciti a trovare uno schema in questa attività”, ha detto. “Il profilo di attività di questo buco nero era nuovo ed entusiasmante ogni volta che lo osservavamo.”

Sebbene siano di fatto invisibili, gli astronomi sono in grado di “vedere” i buchi neri grazie al loro effetto sugli oggetti circostanti. Tutto ciò che si avvicina troppo a uno di essi viene risucchiato dalla sua attrazione gravitazionale. Qualsiasi polvere e gas che viene risucchiato inizia a turbinare a velocità supersonica in quel vortice, formando dischi di accrescimento che si riscaldano mentre “alimentano” il buco nero.

Sebbene il meccanismo che alimenta i buchi neri sia abbastanza ben compreso, gli astrofisici non sanno esattamente perché questi corpi che alimentano le galassie emettano questi brillamenti luminosi ed energetici. Secondo Yusef-Zadeh, i brillamenti osservati in Sagittarius A* sono singolari persino per i loro movimenti così misteriosi.

“Ci si aspetta che i brillamenti si verifichino essenzialmente in tutti i buchi neri supermassicci, ma il nostro buco nero è unico”, ha spiegato. “È sempre in piena attività e non sembra mai raggiungere uno stato stazionario”.

Per un anno, i ricercatori hanno osservato Sagittarius A* a intervalli di otto-dieci ore. Durante questo periodo, come ha spiegato Yusef-Zadeh, “abbiamo notato cambiamenti in ogni osservazione”.

“Abbiamo visto qualcosa di diverso ogni volta”, ha detto lo scienziato alla CNN, “il che è davvero notevole”.