Una nuova era per l’Astronomia

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Il James Webb Telescope mette la cosmologia in crisi

Le prime immagini del JWST mostrano galassie a distanze inimmaginabili così antiche da mettere in dubbio le teorie sull’evoluzione dell’universo primordiale. In particolare gli scienziati sono stati attratti da un oggetto che, ad un esame più attento, risultava inspiegabilmente massiccio e risaliva a soli 300 milioni di anni dopo il big bang, più vecchio di qualsiasi altra galassia mai vista prima. La scoperta di questa galassia chiamata GLASS-Z13 andava oltre i sogni dei più sfrenati astronomi.

James Wbb Space Telescope (JWST)

Il JWST, il più grande e potente osservatorio mai lanciato dalla Terra , è stato costruito per rivoluzionare la comprensione del nostro universo. Collocato ad una distanza di 1.5 milioni di chilometri di distanza dal nostro pianeta nel punto lagrangiano L2 , raffreddato quasi allo zero assoluto dal suo parasole dalle dimensioni di un campo da tennis, il gigantesco specchio segmentato del telescopio ed i suoi strumenti estremamente sensibili sono stati progettati per scoprire dettagli mai visti prima dell’alba cosmica.
Si tratta dell’epoca poco indagata, non più di qualche centinaio di milioni di anni dopo il big bang, in cui si sono formate le primissime stelle e galassie. Osservandole dall’alba cosmica con il JWST, i cosmologi possono mettere alla prova la loro conoscenza di tutti questi fenomeni, confermando la validità del loro migliori modelli o rilevandone lacune che potrebbero preannunciare nuove e profonde scoperte. Le proiezioni iniziali stimavano che le prime galassie sarebbero state così piccole e deboli che il JWST avrebbe trovato al massimo qualche candidato straordinariamente remoto. Le cose sono andate diversamente. Non appena gli scienziati che gestivano il telescopio hanno pubblicato le prime immagini dell’universo primordiale , gli astronomi hanno iniziato a trovare al loro interno numerose galassie che per età, dimensioni e luminosità apparenti superavano ogni previsione. Le prime rivelazioni del JWST potrebbero riscrivere i capitoli iniziali della storia cosmica, che non riguardano solo epoche lontane e galassie remote, ma anche la nostra esistenza qui, nella famigliare Via Lattea.
Il telescopio Hubble era destinato a trasformare l’astrofisica, ma gli stronomi e cosmologi sapevano che le sue capacità sarebbero state limitate dal fatto che faceva osservazioni in luce visibile. Quando una luce cosmica viene allungata dall’espansione dell’universo, subisce un aumento delle lunghezze d’onda fenomeno noto come red-shift. Più alto è il suo vlore maggiore è lo stiramento subito dalla luce e quindi più distante sarà la galassia d’origine. I red shift delle galassie primordiali sono così alti che la loro luce visibile, quando arriva ai telescopi, si è allungata fino all’infrarosso e per questo motivo l’Hubble Telescope non poteva vederle.

Invece il JWST può fare osservazioni nell’infrarosso ed ha uno specchio di raccolta della luce molto grande (e molto freddo) che gli permette di scrutare molto più in profondità nell’universo. La necessità di costruire un telescopio così era apparsa evidente già nel 1995, quando gli stronomi puntarono il telescopio Hubble su una porzione di cielo apparentemente vuota per dieci giorni consecutivi. Molti esperti avevano previsto che sarebbe stato uno spreco di risorse, rilevando al massimo una manciata di galassie poco luminose. Invece l’Hubble Deep Field mostrò che la zona vuota era in realtà piena di galasssie risalenti fino a 12 miliardi di anni fa, sui 13.8 miliardi di anni di storia dell’universo.

Hubble Deep Field-2
Deep Field – Hubble Space Telescope (HST)

Dopo almeno 25 anni di lavoro dal costo di circa 10 miliardi di dollari, il JWST è stato finalmente lanciato, dopo numerosi rinvii, il giorno di Natale del 2021. Un mese dopo il telescopio aveva raggiunto la sua destinazione nello spazio profondo, dove i suoi strumenti sono stati messi alla prova per garantire che offrissero prestazioni ottimali. La galassia più distante conosciuta mai vista dall’Hubble era GN-Z11

GN-Z11 – Hubble Space Telescope (HST)

Individuata nel 2015 a un red shift pari a 11 garzie ad un aggiornamento del telescopio che nel 2009 ha migliorato le sue modeste capacità nell’infrarosso . Un red shift pari a 11 corrisponde ad un’età cosmica di circa 400 milioni di anni , al limite i quanto si ritiene che sia iniziata la formazione delle galassie secondo gli attuali modelli cosmologici. La galassia GLASS-z13 individuata dal JWST possiede un red shift pari a 13 che significa a circa 330 milioni di anni dopo il Big Bang.

GLASS-z13 James Webb Space Telescope (JWST)

Ma questo record è stato presto battuto. Nei giorni successivi sono apparse decine di galassie candidate con red shift fino anche a 20, vale a dire appena 180 milioni di anni dopo il big bang. Nel frattempo il JWST ha trovato prove di galassie grandi come la nostra Via Lattea ad un red shift pari a 10, cioè neanche 500 milioni di anni dopo la nascita dell’universo. Secondo gli attuali modelli cosmologici, il processo di trasformazione, in cui il caos dell’universo primordiale ha lasciato il posto a quello odierno, più ordianato, con galassie formate, sia durato circa un miliardo di anni. La scoperta da parte del JWST di galassie luminose nel cosmo primordiale mette in discussione questo modello perchè si vedono galassia già formate invece di frammenti di protogalassie non ancora fusi insieme per formare galassie. Occorre però indagare con attenzione perchè alcune di queste potrebbero essere dei falsi: galassie molto più vicine ma avvolte da una regione molto polverosa le fa apparire più rosse e più lontane, quando si ricorre a misure basate dalla luminositò. Tuttavia, le osservazioni di controllo indicano che non è il caso di questa candidata GLASS-z13 da parte dell’Altacama Large Millimeter Array (ALMA) indicano che non è il caso di questa candidata, in quanto ALMA in Cile non ha rilevato grandi quantità di polvere.