Questa illustrazione mostra una galassia che si è formata solo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, quando il gas era una miscela di gas trasparente e opaco durante l’epoca della reionizzazione. I dati del James Webb Space Telescope della NASA mostrano che c’è molto gas freddo e neutro nelle vicinanze di queste galassie primordiali e che il gas potrebbe essere più denso del previsto.
Webb ha osservato queste galassie come parte del Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS) pochi mesi dopo l’inizio delle osservazioni nel 2022. CEERS include sia immagini che dati noti come spettri provenienti dal piccolo otturatore a bordo del NIRSpec (lo spettrografo del vicino infrarosso). I dati del CEERS sono stati rilasciati immediatamente per supportare scoperte come questa come parte del programma Early Release Science (ERS) di Webb. Credito immagine: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmstead (STScI)
utilizzando Telescopio spaziale James WebbI ricercatori dell’Università di Copenaghen sono stati i primi a scoprire la formazione di tre delle galassie più antiche dell’universo, avvenuta più di 13 miliardi di anni fa.
Per la prima volta nella storia dell’astronomia, i ricercatori del Niels Bohr Institute hanno assistito alla nascita di tre delle galassie più antiche mai esistite nell’universo, tra 13,3 e 13,4 miliardi di anni fa.
La scoperta è stata fatta utilizzando il telescopio spaziale James Webb, che ci ha portato queste prime “osservazioni viventi” della formazione delle galassie qui sulla Terra.
Attraverso il telescopio, i ricercatori sono stati in grado di vedere i segnali provenienti da grandi quantità di gas che si accumulano e si accumulano su una piccola galassia in costruzione. Sebbene questo sia il modo in cui si formano le galassie secondo le teorie e le simulazioni al computer, in realtà non è mai stato visto prima.
“Si potrebbe dire che queste sono le prime immagini ‘dirette’ della formazione delle galassie che abbiamo mai visto. “Mentre James Webb in precedenza ci aveva mostrato le prime galassie in fasi successive di sviluppo, qui stiamo assistendo alla loro nascita, e quindi alla costruzione delle galassie. primi sistemi stellari nell’universo”, afferma il professore associato Casper Elm-Heintz del Niels Bohr Institute, che ha guidato il nuovo studio.
Lo studio è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Scienze.
Come hanno fatto?
I ricercatori sono stati in grado di misurare la formazione delle prime galassie nell’universo utilizzando modelli avanzati di come la luce proveniente da queste galassie viene assorbita dal gas neutro presente dentro e attorno ad esse. Questa transizione è nota come transizione Lyman-alfa.
Misurando la luce, i ricercatori sono riusciti a distinguere il gas delle galassie appena formate da altri gas. Queste misurazioni sono state possibili solo grazie alle capacità di imaging spettroscopico a infrarossi incredibilmente sensibili del telescopio spaziale James Webb.
Galassie nate poco dopo il Big Bang
I ricercatori stimano che la nascita delle tre galassie sia avvenuta circa 400-600 milioni di anni dopo la loro comparsa. la grande esplosioneL’esplosione che ha dato inizio a tutto. Anche se sembra un periodo lungo, corrisponde a galassie che si sono formate nel primo 3-4% dell’età totale dell’universo, pari a 13,8 miliardi di anni.
Poco dopo il Big Bang, l’universo era un gas massiccio e opaco composto da atomi di idrogeno, a differenza di oggi, dove il cielo notturno è punteggiato da una coltre di stelle ben definite.
“Nel giro di poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, si formarono le prime stelle, prima che le stelle e il gas cominciassero a fondersi in galassie. Questo è il processo che vediamo iniziare nelle nostre osservazioni”, spiega il professore associato Darach Watson.
La nascita delle galassie avvenne in un momento della storia dell’universo conosciuto come l’Era della Reionizzazione, quando l’energia e la luce di alcune delle prime galassie penetrarono nelle nubi di idrogeno gassoso.
Queste grandi quantità di gas idrogeno sono state catturate dai ricercatori utilizzando la visione a infrarossi del telescopio spaziale James Webb. Questa è la misurazione più distante del gas idrogeno freddo e neutro, l’elemento costitutivo delle stelle e delle galassie, che i ricercatori scientifici hanno scoperto fino ad oggi.
Informazioni sull’universo primordiale
L’universo ha iniziato la sua “vita” circa 13,8 miliardi di anni fa con una massiccia esplosione: il Big Bang. Questo evento ha dato origine ad un’abbondanza di particelle subatomiche come quark ed elettroni. Queste particelle si combinano per formare protoni e neutroni, che poi si combinano per formare nuclei atomici. Circa 380.000 anni dopo il Big Bang, gli elettroni iniziarono a orbitare attorno ai nuclei atomici e gradualmente si formarono gli atomi più semplici dell’universo.
Le prime stelle si formarono poche centinaia di milioni di anni dopo. All’interno dei nuclei di queste stelle si sono formati gli atomi più grandi e complessi che ci circondano.
Successivamente le stelle si unirono per formare le galassie. Le galassie più antiche a noi conosciute si sono formate circa 3-400 milioni di anni dopo il Big Bang. Il nostro sistema solare è nato circa 4,6 miliardi di anni fa, più di 9 miliardi di anni dopo il Big Bang.
Aggiunge alla comprensione delle nostre origini
Lo studio è stato condotto da Kasper Elm Heintz, in stretta collaborazione con i colleghi ricercatori Darach Watson e Gabriel Brammer e il dottorando Simon Vijelgaard del Center for the Cosmic Dawn presso il Niels Bohr Institute dell’Università di Copenhagen – un centro il cui obiettivo dichiarato è quello di indagare e comprendere l’alba dell’universo. Quest’ultimo risultato li avvicina a farlo.
Il gruppo di ricerca ha già richiesto più tempo di osservazione con il telescopio spaziale James Webb, sperando di espandere le nuove scoperte e saperne di più sull’era più antica della formazione delle galassie.
“In questo momento, si tratta di mappare le nostre nuove osservazioni delle galassie che si formano in modo più dettagliato di prima. Allo stesso tempo, cerchiamo costantemente di spingere il limite di quanto lontano possiamo vedere l’universo, quindi forse riusciremo a pareggiare ulteriormente”, dice Simon Vijelgaard.
Secondo il ricercatore, le nuove conoscenze contribuiscono a rispondere a una delle domande fondamentali dell’umanità.
“Una delle domande più fondamentali che ci poniamo sempre gli esseri umani è: ‘Da dove veniamo?'” Qui, mettiamo insieme altre risposte evidenziando il momento in cui furono create alcune delle prime strutture dell’universo. “È un processo che indagheremo ulteriormente Quindi, si spera, saremo in grado di collegare insieme più pezzi del puzzle”, conclude il professore associato Gabriel Brammer.
Riferimento: “Forte assorbimento di Lyman-alfa nelle giovani galassie che formano stelle con spostamenti verso il rosso da 9 a 11” di Casper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simon Vijelgaard, Anne Hutter, Victoria B. Stretto, Jorit Mathy, Pascal A. Oish, Pal Jacobson, Niall R. Tanveer, Peter Laursen, Rohan P. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Kelly, Entai Yeung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdul Rauf, Dan Kuo, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein e Son Toft, 23 maggio 2024, Scienze.
doi: 10.1126/science.adj0343
Lo studio è stato condotto dai ricercatori Casper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simon Vijelgaard, Anne Hutter e Victoria B. Stretto, Jorit Mathy e Pascal A. Awish, Pal Jacobson e Niall R. Tanveer, Peter Laursen e Rohan B. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Kelly, Entai Jung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdul Rauf, Dan Kuo, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein e figlio Toft.
La parte danese della ricerca è finanziata dalla Fondazione nazionale danese per la ricerca e dalla Fondazione Carlsberg.
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