La prima foto del campo profondo dell'ammasso di galassie SMACS 0723, presentata in anteprima alla Casa Bianca dal presidente americano Joe Biden, ha lasciato il mondo a bocca aperta ma siamo solo all'inizio. Il JWST potrebbe aver già immortalato un paio di galassie che esistevano 13,5 miliardi di anni fa, circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang.
Si tratta dei due oggetti designati come GL-z11 e GL-z13 (o GLASS-z13) che un gruppo di ricerca ha identificato tra le immagini pubbliche JWST/NIRCam.
Il team, composto da 25 astrofisici di tutto il mondo guidato da Rohan Naidu dell'Harvard Center for Astrophysics ha detto all'AFP, ha pubblicato i propri risultati in anteprima sul server arXiv.
Secondo gli autori, i modelli suggeriscono che queste galassie avevano già accumulato stelle per ∼109 masse solari (cioè un miliardo di Soli) nell'arco di appena 300-400 milioni di anni dopo il Big Bang, il che è "potenzialmente molto sorprendente", ha detto Naidu, dato che praticamente hanno avuto pochissimo tempo per formarsi.
Crediti: Naidu et al, P. Oesch, T. Treu, GLASS-JWST, NASA/CSA/ESA/STScI
La ricerca
Cercare gli oggetti più antichi dell'Universo è senza dubbio una prerogativa di Webb. Quando la loro luce ci raggiunge, a causa dell'enorme distanza e dell'espansione dell'Universo, è spostata nella regione dell'infrarosso dello spettro luminoso (il cosiddetto redshit), lunghezze d'onda che il JWST è in grado di rilevare con una chiarezza senza precedenti. Naidu e colleghi hanno analizzato questi dati a infrarossi del lontano Universo, alla ricerca di una firma rivelatrice di galassie estremamente distanti, cercando tra i rilasci dei primi programmi GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space) e Webb Telescope Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS).
Al di sotto di una determinata soglia di lunghezza d'onda dell'infrarosso, tutti i fotoni, ovvero i pacchetti di energia, vengono assorbiti dall'idrogeno neutro dell'Universo che si trova tra l'oggetto e l'osservatore. Comparando, quindi, i vari filtri a infrarossi puntati sulla stessa regione dello spazio, il team è stato in grado di rilevare i punti in cui si verificava questo assorbimento, da cui è stata dedotta la presenza delle galassie più distanti.
GL-z13, se confermata, potrebbe essere ancora più antica di almeno 100 milioni di anni di GL-z11, già nota dal 2016 grazie a Hubble. La quantità di redshift viene indicata dalla lettera "z" per cui, come si può evicere dalla designazione, la galassia più antica conosciuta fino a poco tempo fa aveva un fattore di spostamento verso il rosso di 11 e esisteva quando l'universo aveva circa 400 milioni di anni. Un'altra galassia molto lontana, HD1, scoperta ad aprile, a quanto pare, ha mantenuto il primato per poco tempo.
La NASA afferma che la maggior parte delle galassie ha un'età compresa tra 10 miliardi e 13,6 miliardi di anni e che l'universo ha circa 13,8 miliardi di anni.
"Ci sono prove evidenti, ma c'è ancora del lavoro da fare", ha detto Naidu.
In particolare, il team vorrebbe chiedere ai manager di Webb del tempo al telescopio per eseguire la spettroscopia, un'analisi della luce che rivela proprietà dettagliate, per misurarne la distanza precisa.
"In questo momento, la nostra ipotesi per la distanza si basa su ciò che non vediamo: sarebbe fantastico avere una risposta su ciò che vediamo", ha affermato Naidu.
In alto, il candidato GL-z13 in F200W e tutte le bande più rosse. In basso, GL-z11 che è abbastanza ben rilevato in tutti i filtri.
Crediti: Rohan et al., 2022
È solo l'inizio
Un'interessante implicazione di questa scoperta è che queste due galassie lontane nell'Universo primordiale sarebbero solo la punta dell'iceberg. Potrebbero essercene molti di più in ogni direzione e JWST potrebbe rivoluzionare la nostra visione dell'Universo.
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